DEVICE FOR CONTROLLING THE CONCENTRATION OF AN AIR-VAPOUR MIXTURE

Abstract: 1. Device for controlling the concentration of an air-vapour mixture in a printing or copying apparatus, in particular for controlling the concentration of solvent vapour in the fixing station of a non-mechanical printing or copying apparatus, having a measuring probe which contains an electro-acoustic transducer and a reflector for converting an electrical transmission pulse into an ultrasonic signal and for the conversion of the ultrasonic signal reflected back by the reflector into an electrical receiving pulse, having a generator circuit for the production of a counting pulse and for the periodic transmission of the transmission pulses, and having a clock pulse counter for counting the clock pulses occuring between the beginning of a transmission pulse and the beginning of an assigned receiving pulse, characterised by the following features : a) a group with at least three condition stores (11a to 11d) having specific, preferably identical storage capacities provided, b) each condition store of the group (11a to 11d) is individually dialled by a dialling device (10) which in each case evaluates a region of counter readings of the clock pulse counter (8) in the same fashion, c) each dialling operation reduces the residual capacity of the dialled condition store by one unit, d) the condition store of the group of condition stores (11a to 11d), whose capacity is first exhausted supplies an output signal which is assigned to a predetermined region of the vapour concentration and effects the cancellation of the contents of all condition stores (11a to 11d, 13) and a specific reaction in respect of the operation of the printing or copying apparatus.

Description: Einrichtung zur Überwachung der Konzentration eines Luft-Dampf-Gemisches. Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Uber- wachung der Konzentration eines Luft-Dampf-Gemisches, insbesondere zur Überwachung der Konzentration von Losungs- mitteldampf in der Fixierstation eines nichtmechanischen Druck- oder Kopiergerätes gemäss dem Oberbegriff des Patent- anspruchs 1. Durch die US-PS 3'049 810 ist bekannt, die auf einer Papierbahn aufgebrachten Tonerbilder in der Fixierstation einer Druck- oder Kopiervorrichtung mit Rilfe von Lösungsmitteldampf zu fixieren. Der Dampf aus Freon und Methylenchlorid lost den Toner auf, so dass er in das Papier eindringen kann. Die entsprechend ausgeführte Fixierstation kann z. B. aus einem Behälter oder Gehäuse bestehen, in der eine Verdampfungsstelle angeordnet ist, durch die das Losungsmit- tel in Dampfform umgewandelt wird. Die Papierbahn wird durch das Gehäuse hindurchgefuhrt und innerhalb des Gehäuses dem Lösungsmitteldampf ausgesetzt. Eine vor der Behälteröffnung angebrachte guhlialle verhindert das Entweichen von L5sungsmitteldampf in die Umgebung. Eine einwandfreie Fixierung der Tonerbilder auf der Papierbahn wird aber nur dann erreicht, wenn der Ldsungs- mitteldampf eine bestimmte Konzentration hat. Aus diesem Grunde muss mit Hilfe einer Messanordnung die Konzentration des Losungsmitteldampfes festgestellt werden. Es ist ferner bekannt, dass die Laufzeit eines Ultraschallsignals von der Konzentration eines Dampfes in Luft abhängt. Eine Vorrichtung zum Messen physikalischer Eigen schaften eines Mediums mit einem elektroakustischen VJ & dler, der sowohl zum Aussenden einer Ultraschallschwingung als auch zum Empfangen der an einem Reflektor reflektier- ten Ultraschallschwingung dient, ist in der DE-AS 20 24 882 beschrieben. Die bekannte Vorrichtung enthält eine Schal tungsanordnung zur Rtlckkopplung der in ein elektrisches Signal zurückverwandelten reflektierten Ultraschallschwingung auf den Oszillator zur Erzeugung der elektrischen Schwingung mit Ultraschallfrequenz. Die Oszirlator- irequenz hangt dann von der Laufzeit des akustischen Signals und damit bei fest vorgegebenen räumlichen Bedingungen von den physikalischen Eigenschaften, z. B. von der Konzentration eines Luft-Dampf-Gemisches ab. Es ist auch möglich, nach dem Echolotprinzip eine kurzzeitige Ultraschallschwingung auszusenden und den zeit lochen Abstand zwischen deren Beginn und dem Eintreffen des reflektierten Empfangsimpulses zu messen. Zeitmessung bedeutet, abhangig von dem gewünschten Auflösungs vermögen,mehr oder weniger kleine Zeitintervalle zu definieren bzw. zu erzeugen und die Anzahl der zwischen den zwei massgebenden Ereignissen verstrichenen Zeitintervalle zu zählen. Bei Verwendung elektronischer Mittel wird demgemäss ein Takt erzeugt und die Anzahl der innerhalb der zu messenden Zeitspanne aufgetretenen Taktimpulse mit Hilfe einer Zähischaltung, z. 3. eines Binärzählers, aufaddiert. Das dem Mischungsverhältnis des Luft-Dampf-Gemisches in der Fixierstation eines Druck- oder Kopiergerätes entsprechende Zählergebnis muss in mindestens drei. Bereiche eingeordnet werden, wobei der mittlere Bereich die gewünschte Konzentration einschliesslich zulässiger Toleranzen bezeichnet und die äusseren Bereiche bei einer unza- lässig niedrigen bzw. hohen Konzentration erreicht werden. Eine Unterteilung in mehrere Bereiche kann zweckmässig sein. Zur Aufrechterhaltung der gewünschten Dampfkonzentration ist ein rasch ansprechendes Regelsystem notwendig, das bei Bedarf die Nachfdrderung von flüssigen Fixiermittel: zu einer Verdampfungsstelle in Form einer erhitzten Bodenplatte veranlasst. Im Betrieb konnen jedoch vorübergehende Störungen auftreten, die zu einer unterschiedlichen Dichte des Fixiermitteldampfes fUhren. Ursachen dafür sind beispielsweise: a) Die Bildung von Schwaden durch spontanes Verdampfen beim Einspritzen von Ldsungsmitteln, b) wärmeschichtungen zwischen der erhitzten Verdampfungs- stelle und der Kublfalle, c) Turbulenzen durch die bewegte Papierbahn. Die zumeist kurzzeitigen und räumlich begrenzten Störungen der homogenen Verteilung des La sungsmitteldampfgemis ches haben auf die Fixierqualität nur einen vernachlässigbar geringen Einfluss, da sich über die längere Fixierstrecke die örtlich unterschiedliche Einwirkung des Ldsungsmittels ausgleicht. Dagegen kennen solche Störungen die Messungen der Dampfkonzentration erheblich beeinträchtigen. Insbesondere kennen durch örtliche Schwankungen der Dampfkonzentration Beugungen der Ultraschallwelle verursacht werden, die zu Interferenzen führen. Diese wiederum können das Echo ganz oder teilweise auslöschen oder durch gegenphasige Erregung verschiedener Bereiche der schallaufnehmenden Fläche des Ultraschallwandlers die Erzeugung brauchbarer elektrischer Empfangsimpulse verhindern. Einzelmessungen täuschen daher leicht ein Uber- oder Unterschreften der vorgegebenen Grenzwerte vor, obgleichldie mittlere Dampfkonzentration noch in dem gewünschten Bereich liegt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Uberwachung der Dampfkonzentration eines Luft- Dampf Gemisches anzugeben, bei der eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von verschiedenen Konzentrationsbereichen entsprechenden Signalen vorgesehen ist und bei der die Wahr scheinlichkeit für die Einleitung an sich falscher Reaktionen infolge der genannten Störeinflüsse vesentlich verringert wird. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt darin: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Bestimmung der Lösungsmitteldampfkonzentratipn, Fig. 2 eine erste Schaltungsanordnung zur Anwahl der Zustandsspeicher, Fig. 3 ein Schaltnetz zur Erzeugung des Sendeimpulses und eines Steuersignales, Fig. 4 eine zweite Schaltungsanordnung zur Anwahl der-Zu standsspeicher, Fig. 5 und 6 eine weitere Schaltungsanordnung zur Anwahl der Zustands speicher, Fig. 7 den Aufbau einer Messsonde. Ein Taktgenerator 1 nach Fig. 1 enthält einen Oszillator zur Erzeugung einer hochfrequenten Zähltakt-Impulsfolge, einen Binärzähler sowie ein logisches Schaltnetz zur Ableitung bestimmter Steuersignale, die im weiteren noch näher behandelt werden (Fig. 2,3). Die von dem vorzugsweise quarzstabilisierten Quarzoszillator gelieferten Zähltakt-Impulse mit einer Periodendauer von beispiel weise einer/us schalten den Binärzähler fortlaufend bis zum Erreichen des maximalen Zählerstandes 1...11 weiter, so dass ein folgender Eingangs impuls den Zählerstand 0...00 erzeugt. Dieser oder der nächstfolgende Übergang definiert den Beginn eines Eondeimpulses SI, der etwa 128/us andauert. Der Sendeimpuls SI setzt ein Flip-Flop 2 und tastet eine in einem Impulsgenerator 3 erzeugte Schwingung mit Ultra schallfrequenz (z. B. 200 kHz) auf. Die elektrische Schwingung wird durch den Ultraschallwandler einer Messsonde 4 in ein akustisches Signal umgeformt, das die Messstrecke durchläuft, an deren Ende reflektiert wird und nach einer von der Lösungsmitteldampfkonzentration abhängigen Laufzeit wieder am Ultraschallwandler eintrifft. Nach Umwandlung in ein elektrisches Signal bildet eine Umsetzerschaltung 5 daraus einen digitalen Empfangsimpuls El der das Flip-Flop 2 wieder zurücksetzt. Das ist aber nur moglich, wenn der Empfangsimpuls in einem Bewertungszeitraum entsteht, der beispielsweise 1024 /us nach dem Beginn des Sendeimpulses SI beginnt und nach weiteren 1024 lus wieder endet. Der Bewerttngszeitraum ist durch ein vom Taktgenerator 1 ausgegebenes Signal BW definiert. Das Signal BW steuert eine Torschaltung 6, die den Empfangs impuls EI, abhängig von seiner zeitlichen Lage durchlässt oder sperrt. Das Signal BW zur Festlegung des Bewertungszeitraums und das Signal am Ausgang Q des Flip-Flops 2 steuern mit Hilfe des UND-Glieds 7 die Durchschaltung eines Zähltaktes ZT auf zonen weiteren Binärzähler 8, im folgenden als Taktimpulszähler bezeichnet. Der Impulsabstand des gleichfalls des durch den Taktgenertor 1 erzeugten Zähltaktes ZT bestimmt das Auflösungsvermögen der Messeinrichtung und ist im allgemeinen mit 2 /us genügend klein. Die Steuerung des Zähltaktes ZT durch das Signal BW kann auch entfallen, doch vergrössert sich dann das erforderliche Zählvolumen des Binärzähiers 8. Mit den vorher angegebenen Werten für Beginn und Ende des BewertungszeitrÅaums ergabe sich eine Verdopplung des Zählvolumens. Der beim Eintreffen eines Empfangsimpulses EI erreichte Zählerstand des Binärzählers 8 ist ein Mass für die akusti sche Laufzeit des Ultraschallsignals und damit auch ein Mass für die gerade herrschende Lösungsmitteldampfkonzan tration. Der Zählerstand entspricht der Gesamtlaufzeit, wenn die Durchschaltung des Zähltaktes ZT nur durch das Flip-Flop 2 gesteuert wird. Im Fall der zusätzlichen Steuerung durch das Signal BW muss zu der aus dem Zählerstand ermittelten Zeit noch die Zeit vom Beginn des Sendeimpulses ST bis zum Beginn des Bewertungszeitraums hinzugerechnet werden. Für die Feststellung der Dampf konzentration spielt das Jedoch keine grundsätzliche Rolle, da die zweite Zeitspanne konstant ist und nur die den einzelnen Zählerständen zugeordnete Bedeutung ent sprechend anzupassen ist. Eine Torsteueranordnung 9, die entsprechend der Stufen- zahl des Binärzählers 8 ans mehreren durch ein Ubergabe signal PR gesteuerten UND-Gliedern besteht, schaltet die den Zählerständ kennzeichnende Information auf eine Wähleinrichtung 10 durch. Anschliessend oder vorder Aus sendung eines neuen Sendeimpulses SI wird der Binärzähler 8 durch einen Impuls RS1 zurückgesetzt. Die Wähleinrichtung 10 deren Aufbau weiter unten be schrieben wird, hat die Aufgabe, die innerhalb des Bewertungszeitraums möglichen Zählerstände in drei oder vier Bereiche einzuteilen und entsprechend dem Jeweils erreichten Zählerendstand einen von drei bzw. vier Zustands speichern auszuwählen. Dem. Ausführungsbeispi el nach Fig. 1 sind vier Zustandsspeicher 11a bis 11d zugrundegelegt, die bestimmte, vorzugsweise gleiche Speicherkapazitäten besitzen. Bei Jeder Anwahl eines Zustandsspeichers wird dessen Restkapazität um 1 Bit verringert. DerJenige Zustandsspeicher, dessen Eapa- zität zuerst erschöpft ist, gibt ein Ausgangssignal ab, das über ein ODER-Glied 12 ein Signal RS2 zum Rücksetzen aller Zustandsspeicher 11a bis lid erzeugt und gegebenenfalls eine vorbestimmte Reaktion hervorruft. Die Zu standsspeicher 11a bis 11d bestehen vorzugsweise aus mehr stufigen Binärzählern. Den einzelnen Zustandsspeichern bzw. deren Ausgangssignalen sind beispielsweise folgende Bedeutungen zugeordnet: 11a: Konzentration unzulässig klein, Drucker stoppen, lib: Konzentration zu niedrig, mehr Lösungsmittel zuführen, 11c Konzentration im Sollbereich (keine Reaktion), 11d: Konzentration zu hoch, Drucker stoppen. Ein weiterer Zustandsspeicher 13 wird über ein UND-Glied 14 angewählt, wenn während des Bewertungszeitraums kein Empfangsflmpuls El registriert wurde und dezngemäss das Flip-Flop 2 noch gesetzt ist. Ein Ausgangssignal des Zustandsspeichers 13 setzt ebenfalls alle Zustandsspeicher 11 a bis 11 a und 13 zurück und veranlasst das Anhalten des Druckers. Es kann mit hoher Wahrscheinlichkeit ange nommen werden, dass ein Defekt der Messsonde vorliegt. Die Bereitstellung der Zustandsspeicher 11a bis lid und 13 hat den Zweck, die Auslösung von Reaktionen als Folge der Ergebnisse von Einzemessungen zu verhindern. Aufgrund der eingangs genannten Störeinflüsse können nämlich Falschmessungen auftreten. Messergebnisse mit starken Streuungen werden Jedoch auf mehrere Zustandsspeicher verteilt abgelegt, so dass die Ausgabe eines eine Reaktion auslösenden Ausgangssignals im allgemeinen solange verzögert wird, bis wieder eindeutige Konzentrationswerte vorliegen. In diesem Fall wird nur noch ein Zustandsspeicher aufgefüllt und ein entsprechendes Ausgangs signal entsteht rela tiv rasch. Durch eine spezielle Ausbildung der Messsonde kann darüber hinaus die Entstehung von Falschmessungen schon weitgehend vermieden werden. Eine einfache Möglichkeit zur Realisierung der Wählein- richtung 10 besteht in der Verwendung eines programmierbaren Festwertspeichers. Eine solche Lösung zeigt Fig. 2-4. In diesen Figuren ist auch der Aufbau des Taktgenertors 1 nach Fig. 1 dargestellt. Ein Oszillator 60.erzeugt den Zähltakt ZT mit einer Periode von beispielsweise der Mikrosekunde. Der Zähltakt ZT liegt am Zhleingang eines Binärzählers 62 an. Der Binärzähler 62 mit 15 Zählstufen 20 bis 214 wird ohne spezielle Rückstellung betrieben, so dass auf einen Zählerstand 1... 11 ein Zählerstand 0...00 folgt. Der Übergang auf den Zählerstand 0...01 wird als der Jeweils erste Zählschritt definiert. Erste Zähl schritte haben unter den dem Ausführungsbeispiel zugrunde gelegten 3eaingungen somit einen zeitlichen Abstand von ungefähr 32 ms. Den gleichen Abstand erhalten dabei auch die einzelnen Sendeimpulse SI. Die Sendeimpulse SI werden mit Hilfe eines Teils eines Schnltnetzes 64 gewonnen, dessen Eingänge mit den Ausgängen einiger Zählstufen des Binärzählers62 v.erbunden sind. Die einzelnen Verbindungen hängen von der gewünschten Dauer des Sendeimpulses SI ab, die in einem bestimmten Anwendungsfall 128/us beträgt. Ein zweiter Teil des Schaltnetzes 64 dient zur Ableitung des Steuersignals BW zur Steuerung einer Torschaltung 66. für den Empfangsimpuls EI. Das gleichfalls mit Hilfe von Zählerständen erzeugte Steuersignal BW bestimmt in Jedem Zählerdurchlauf einen Zeitraum, in dem Empfangsimpulse EI bewertet werden. Ausserhalb des Bewertungszeitraums oder Messfensters allenfalls eintreffende Empfangs impulse werden nicht berücksichtigt. Von Beginn des Sendeimpulses an gerechnet, beginnt der Steuerimpuls BW beispielsweise nach 1024plus und endet nach 2048/us. Eine von mehreren Möglichkeiten für die Ausbildung des Schaltnetzes 64 zur Herleitung des Sendeimpulses SI und des Steuersignals BW zur Bestimmung des Bewertungszeit raums zeigt die Fig. 3 Die Schaltungsanordnung geht davon aus, dass invertierte Ausgangssignale der Zähistufen des Binärzählers 62 (Fig.2-) nicht verfügbar sind. Die Teilschaltung zur Erzeugung des Sendeimpulses SI besteht im wesentlichen aus einem D-Flip-Flop 74, dessen Takteingang CK mit dem Ausgang der Zählstufe 214 des Binärzählers 62 verbunden ist. Der Setzeingang 9 und der Dateneingang D sind an ein der binären 1" ent sprechendes festes Potential angelegt. Der Rücksetz eingang R des D-Flip-Flop 74 wird durch das mit Hilfe eines Inverters 76 invertierte Ausgangs signal der Zähler stufe 27 gesteuert. Das am Ausgang Q des D-Flip-Flops 76 abgenommene Signal wird durch eine invertierende Treiberstufe 78 verstärkt und bilden dann den Sendeimpuls SI. Zur Erzeugung der Steuersignals BW dient ein NOR-Glied 80, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Zähistufen 211,212 und 213 direkt und mit den Ausgängen der Zälilstufen 210 und 214 über ein NAND-Glied 82 verbunden sind. Die Ausgänge der niederwertigen ZghlstuSen des Binärzählers 62 sind mit den Adresseneingängen eines Festwertspeichers 68 verbunden, wie wieder der Fiz. 2 zu entnehmen Weiter ist ist./ersichtlich, dass der Adresseneingang AO mit dem Ausgang der Zählstufe 21, der Adresseneingang Al mit dem Ausgang der Zählstufe 22 usw. verbunden sind. Damit ergibt sich eine Adressenänderung nach Jedem zweiten Impuls des Zähltaktes ZT. Unter den angegebenen Voraussetzungen beträgt das Auflösungsvermögen der Messeinrichtung somit Plus. Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Binärzähler 62 gleichzeitig als Taktimpulszähler 8 als auch als Binärzähler des Taktgenerators 1 nach Fig. 1 verwendet. Dadurch wird eine Vereinfachung der Schaltung erreicht. Als Festwertspeicher 68 kann Jeder handelsübliche Baustein mit einem ausreichenden Adressenumfang und mit mindestens drei parallelen Ausgängen verwendet werden. Sein Inhalt kann fest oder veränderbar sein. Gegebenenfalls müssen der Zähltakt oder die Ausgangs impulse der Stufe 20 des Binärzählers 62 als Lesetakt anliegen. Im Ausführungs- beispiel ist als Festwertspeicher 7 ein Baustein mit einer Kapazität von 512 x 8 bit eingesetzt. Der Adressenumfang beträgt also Adressen. Da ein Adressenwechsel alle 2 /us erfolgt, dauert der Aufruf sämtlicher Adressen 1024 jus. Das ist aber gerade die Zeitspanne zwischen dem Beginn des Sende impulsesiund dem Anfang des Bewertungszeitraums ebenso wie die Dauer des Bewertungszeitraums selbst. Das bedeutet, dass wahrend des Bewertungszeitraums alle Speicheradressen ein zweites Mal vollständig durchlaufenwerden. Das ist jedoch keine notwendige Bedingung, vielmehr kann der Bewertungszeitraum auch kürzer sein. Von den an sich verfügbaren Ausgängen des Festwertspeichers 68sind nur die Ausgänge D1', D2' und D3' benutzt. Der Spei- cherinaalt ist so festgelegt, dass für alle Adressen eines Adressenbereiches der Ausgang D2' eine logische t1" und die Ausgänge D1', D3' eine logische "0" führen. In dem unteren bzw. oberen Adressenbereich wechselt die logi she "1" auf die Ausgänge Dl.' bzw. D3' über, während die Jeweils übrigen Ausgänge die logische "0" führen. Selbstverständlich ist zur Festlegung der drei verschiedenen Zustände auch eine andere Codierung möglich. Mit dem Beginn des Empfangsimpulses EI (sofern er in den Bewertungszeitraum fällt) wird die an den Ausgängen D1' bis D3' des Festwertspeichers anliegende Information in ein Register 72übernommen. Abhängig von der technischen Ausbildung des Festwertspeichers 68und des Registers 72kann es für eine zuverlässige Informationsübergabe vorteilhaft oder notwendig sein, den Empfangsimpuls mit dem Zahltakt ZT oder mit den Ausgangsimpulsen der Stufe 20 des Binärzähiers 62zu synchronisieren. Hierzu dient eine Synchronisier Schaltung 70 beispielsweise ein D-Flip-FlopX An den Ausgängen des Registers 72 steht die die Dampfkonzentration kennzeichnende Information einen Messzyklus lang zur Ver Dgung. Beachtet man, dass die Jeweilige Adresse des Festwertspeichers 68 eine Funktion der seit dem Beginn des Sendeimpulses SI abgelaufenen Zeit ist und der Zeitpunkt der Informationsübernahme in das Register 72von der Laufzeit des Ultraschallsignales urd damit von der zu über- wachenden Konzentration des Luft-Dampf-Gemisches abhangt, dann lässt sich für Jeden bestimmten Anwendungsfall die Lage und Grosse des mittleren Adressbereichs aus dem Sorl- wert und den zulässigen Toleranzen der Dampfkonzentratiom leicht festlegen. Anstelle einer Unterteilung der Speicheradressen in drei Bereiche können auch mehrere, z. B. fünf Bereiche, gewählt werden. Beispielsweise könnten Laufzeiten des Üitraschallsignals, die mit dem Aufruf von Adressen der beiden äussersten Bereiche zusammenfallen, eine sofortige Abschaltung des,Druck- oder Kopiergeräts auslösen. Der Einsatz eines Festwertspeichers für die Festlegung bestimmter Bereiche der Laufzeit der Ultraschallsignale und damit der Konzentration des Lö sungsmitteldampf es hat den Vorteil der einfachen Anpassung an veränderte Bedingungen durch Umprogrammierung oder Auswechseln der Speicherbausteine. Mit den angegebenen Bemessungsvorschlägen der anhand der Fig. 2' beschriebenen Schaltungsanordnung entsteht die vergleichsweise lange Pause von ungefähr 30 ms zwischen dem Ende des Bemessungszeitraums und dem nächsten Sendeimpuls. Diese Zeit wurde Jedoch gewählt, um alle Ultraschallsignale, die durch Reflexionen an Gehäuse wänden und anderen Gegenständen in der Fixierstation entstehen könnten und das gewünschte Messergebnis verfalschen würden, abklingen zu lassen. In Anwendungsfällen der Ultraschaleinrichtung, in denen aufgrund der vorliegenden Verhältnisse, insbesondere der Umweltbedingungen nicht mit Nachläufern der vmpfangs- impulse gerechnet werden muss, kann die erwähnte Wartezeit zwischen dem Ende des Bewertungszeitraums und der Erzeugung eines neuen Sendeimpulses SI wesentlich verkArzt werden. In solchen Fällen kann es zweckmässig sein, bei entsprechender Verringerung des Zählvolumens des Binärzählers 6;2 den Adressenumfang des Festwertspeichers 68 gleich dem Zählvolumen zu machen. Beginn und Ende eines Sendeimpulses und des Bewertungszeitraumes können dann auf einfache Weise durch Lesesignale aus dem Festwertspeicher a markiert werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 5; Die einlage des Schaltnetzes 64a sind mit entsprechenden Ausgängen des Festwertspeichers 63verbunden. Das Schaltnetz 64a besteht aus zwei Kippschaltungen, die durch die Lesesignale aus dem Festwertspeicher 68gesetzt bzw. zurückgesetzt werden. Beim Einsatz getakteter Kippschaltungen muss dem Schaltnetz64a auch noch der Zähltakt ZT zugeführt werden. Die Lange des Sendeimpulses und die, Lage und Dauer des Bewertungszeitraums lassen sich ebenfalls durch eine Änderung des Speicherinhalts verändern. Ein an veränderte BedingNngen noch leichter anpassungs fähigen Ausführungsbeispiel für die ähleinrichtung 10, das allerdings einen höheren Aufwand erfordert, ist in den Figuren :5 und6 vereinfacht dargestellt. Dem Ausführungs- beispiel liegen die bereits beispielsweise genannten Zeitspannen, insbesondere für den Impulsabstand des Zähltaktes ZT und für die Dauer des Bewertungszeitraums zugrunde. Weiter wird vorausgesetzt, dass die Durchschaltung des Zähltaktes ZT auf den Eingang des Taktimpulszählers 8 nach Fig. nur während des Bewertungszeitraums erfolgt. In Fig. 5 sind die Ausgänge der Zählstufen des Taktimpuls- zählers 8, der im allgemeinen aus mehreren Zählerbausteinen besteht, mit a bis k bezeichnet - wobei der Ausgang a die niedrigste und der Ausgang k die höchste Wertigkeit hat. Den benützten Ausgängen b bis k sind Inverter 8b bis 8k nachgeschaltet. Der Impuls eingang CK des Taktimpulszählers 8 ist mit dem Ausgang des UND-Glieds 7 (vergl. Fig. 1) verbunden. Der Steuereingang Cl dient zum Rücksetzen mit Hilfe des Rücksetzimp17¯ses RS1. Nach Fig. 5 sind drei Einstelleinheiten 20 bis 22 zur Einstellung der Grenzen zwischen den Bereichen für die Zählerstände bzw. für die Anwahl der einzelnen Zustands speicher vorgesehen. Die vorzugsweise gleich ausgebildeten Einstelleinheiten 20 bis 22 enthalten im Prinzip ebensoviele NAND Glieder mit Je zwei Eingängen wie Zählerausgänge benützt sind. Tatsächlich sind aber in der Einstelleinheit 20 zur Festlegung der Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich aus technologischen Gründen nur 8 NAND-Glieder 20a bis 20h vorgesehen, mit der Folge, dass diese Grenze nur in der ersten Hälfte des Bewertungszeitraums liegen kann. Die ersten Eingänge der NAND-Glieder 20a bis 20h sind über Widerstände mit einem der binären "1 n entsprechenden Potential verbunden, sie können aber auch über Schalter oder Lötbrücken an ein "O"-Potential angelegt werden. Die zweiten Eingänge der NAND-Glieder 20a bis 20h sind an die Ausgänge der Inverter 8b bis 8k angeschlossen. Alle NAND-Glieder, deren erste Eingänge über geschlossene Schalter oder Lötbrücken mit dem l'O"-Potential verbunden sind, geben an den Ausgängen unabhängig von den logischen Zuständen an den zweiten Eingängen eine binäre t1" ab. Die Ausgangssignale aller anderen NAND-Glieder entsprechen den Ausgangssignalen der betreffenden Zähl- stufen. Führen, diese ZähIstufen eine binäre "1", dann' geben nunmehr alle NAND-Glieder 20a bis 20h eine binäre 1 ab und ein nachfolgendes UND-Glied 20i mit acht Eingängen spricht an. Durch die ansteigende Flanke des Ausgangssignals wird ein erstes D-Flip-Flop 23 in Fig. 6 gesetzt, wobei das Ausgangssignal des UND-Gliedss 20i die Eingabe einer an Dateneingang D als festes Potential anliegenden binären "1n in das Flip-Flop 23 bewirkt. Das bedeutet, dass die erste Bereichsgrenze, d. h. die Grenze zwischen dem ersten zweiten Bereich von zwh7er- ständen mit dem zuletzt abgelaufenen Zähischritt erreicht wurde. In entsprechender Weise werden ein zweites Flip-Flop 24 durch ein Ausgangssignal der Einstelleinheit 21 und ein drittes Flip-Flop 25 durch ein Ausgangssignal der Einstelleinheit 22 gesetzt, wenn die zugeordneten, durch Einstellung der betreffenden Einstelleinheit vor gegebenen Bereichsgrenzen auch tatsächlich erreicht wurden. Da bei zweckdienlicher Einstellung der Einstelleinheiten 20 bis 22 das Setzen beispielsweise des dritten Flip Flops 25 zwangsläufig voraussetzt, dass das erste Flip= Flop 23 und das zweite Flip-Flop 24 bereits gesetzt sind, muss verhindert werden, dass die Ausgangssignale des ersten und zweiten Flip-Flops 23 und 24 wirksam werden. Das geschieht mit Hilfe der beiden UND-Glieder 26 und 27, welche die Weitergabe des Ausgangssignals am Ausgang Q eines Flip-Flops immer von dem Zeitpunkt ab verhindern, -dem in/das Flip-Flop des nächsthöheren Ranges gesetzt wird. PUr die Anwahl der Zustandsspeicher ?la bis led'gelten daher folgende Bedingungen: Zustandsspeicher 11a: Flip-Flop 23nicht gesetzt, Zustandsspeicher lid: Flip-Flop 23 gesetzt, -Zustandsspeicher 11c: Flip-Flop 24 gesetzt, Zustandsspeicher lid: Flip-Flop 25 gesetzt. Da das Setzen der Flip-Flops 23 bis 25 nur bei diskreten Zählerständen und damit nur zeitlich nacheinander erfolgen kann, muss die Weitergabe der Zählergebnisse an die Wrahleinrichtung iO nach Fig. 5 und 6 ständig geschehen und darf nicht erst nach Beendigung des Bewertungszeitraums erfolgen, wie dies der Ubersichtsdarstellung nach Fig. 1 zu entnehmen ist und beispielsweise bei der schon beschriebenen Realisierung der Wählein- richtung 10 durch einen programmierbaren Festwertspeicher gilt. Bei einer Wähleinrichtung nach Fig. 5 und 6 liegt ein für die Auswahl eines Zustands speichers massgebender Endzustand nur an deren Ausgängen vor. Eine durch das Ubergabesignal PR gesteuerte Torsteueranordnung, bestehend aus den NAND-Gliedern 9a bis 9d, ist daher zwischen der ahleinrichtnng 10 und den Zustandsspeichern Iia bis lid vorgesehen. Die Tatsache, dass bei Verwendung der vorstehend beschriebenen Auswertelogik bestimmte Reaktionen, wie die Nachlieferung von Lösungsmittel zur Erhöhung der Dampf- konzentration oder das Abschalten des Druck- bzw. Kopiergeräts nicht aufgrund einer Einzelmessung erfolgt, sondern von dem überwiegenden Ergebnis einer Vielzahl von Messungen abhängig gemacht wird, verringert die Wahr scheinlichkeit, dass die Ursachen für solche Reaktionen durch die eingangs genannten Störeiziflüsse nur vorgetäuscht und die Reaktionen selbst daher falsch sind, ganz erheblich. Indessen kann auch damit die Einleitung falscher Reaktionen noch nicht ganz ausgeschlossen werden, wenn zur Messung der D'ampfkonzentration eine Ultra schall-Messsonde verwendet wird, die gegen die Störein- flüsse ungeschützt ist. Eine Messsonde, die aufgrund ihrer Ausbildung einen wesentlichen Beitrag zum störungsfreien Betrieb der Einrichtung zur Bestimmung der Lo sungsmitt eldampfkonz en- tration leistet, wird im folgenden anhand der Fig. 7 näher beschrieben. Ein Ultraschallwandler 80 ist in einem Gehäuse 81 aus einem formbeständigen, schwingungsdämpfenden Kunststoff so gelagert, dass eine möglichst geringe akustische Koppelung zwischen dem Wandler und weiteren, am Gehäuse 81 befestigten Teilen besteht. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine in Fig. 7 nicht dargestellte Befestigungsvorrichtung für die Messsonde und um einen im wesentlichen U-förmigen BUgel 82 der am anderen Ende rechtwinklig abgebogen ist. Das abgebogene Stück bildet eine Reflektorplatte 83 an der die vom Ultraschallwandler 80 abgestrahlten Ultraschallwellen reflektiert werden und wieder zum Ultraschallwandler zurückwandern.' Der Abstand zwischen dem Ultraschallwandler 80 und dem Reflektor 83 beträgt beispielsweise 150 mm und definiert die Messstrecke, die von den Ultraschallsignalen zweimal durchlaufen wird. Die gesamte Messstrecke ist von einem Siebrohr 84 aus einem feinmaschigen Netz umgeben. In einer bevorzugten Ausführung besteht das Netz aus Drähten mit einem Durchmesser von etwa 0,06 mm, die so miteinander verwebt sind,dass sich eine offene Siebfläche von ca. 40 . ergibt. Dieser Wert ist ein Kompromiss, um zu erreichen, dass einerseits. die Dampfkonzentration im Inneren des Siebrohres 84 ausreichend rasch Veränderungen der durchschnittlichen Konzentration im Aussenraum folgt und andererseits der Innenraum vor kurzzeitigen und örtlich begrenztes Kon zentrationsschwanknngen möglichst gut abgeschirmt wird. Durch eine Beugung des Schallfeldes in der Messstrecke verursachte Interferenz erscheinungen sind dann kaum mehr zu beobachten. Zudem blendet das Siebrohr 84 Falschechosignale aus der Umgebung weitgehend aus.

Claims: Patentansprüche 1. Einrichtung zur Uberwachung der Konzentration eines Luft-Dampf-Gemisches, insbesondere zur Überwachung der Konzentration von Lösungsmitteldampf in der Fixier station eines nichtmechanischen Druck- oder Kopiergerätes, mit einer einen elektroakustischen Wandler und einen Reflektor enthaltenden Messsonde zur Umwandlung eines elektrischen Sendeimpulses in ein Ultraschallsignal und zur Umwandlung des an dem Reflektor reflektierten Ultra schalisignals in einen elektrischen Empfangsimpuls, mit einer Generatorschaltung zur Erzeugung eines Zähl taktes und zur periodischen Aussendung des Sendeimpulses und mit einem Taktimpulszähler zur Zählung der zwischen dem Beginn eines Sendeimpulses und dem Beginn eines zugehörigen Empfangsimpulses aufgelaufenen Taktimpulse, g e k e n n.z e i c h n e t durch folgende Merkmale: a) Es ist eine Gruppe mit mindestens drei Zustands speichern (11a bis 71d) mit bestimmten, vorzugs weise gleichen Speicherkapazitäten vorgesehen, b) jeder Zustandsspeicher der Gruppe (11a bis lid) wird durch eine ähleinrichtung (10) individuell angewählt, die jeweils einen Bereich von Zählerständen des Takt impulszählers (8) gleich bewertet, c) Jede Anwahl verringert die Restkapazität des ange wählten Zustands speichers um eine Einheit, d) der Zustandsspeicher der Gruppe von Zustands speichern (lla bis led), dessen Kapazität zuerst erschöpft ist, liefert ein einem vorgegebenen Bereich der Dampf konzentration zugeordnetes Ausgangssignal, das die Löschung der Inhalte aller Zustandsspeicher (ila bis lid, 13) und eine bestimmte Reaktion bezüglich des Betriebs des Druck- oder Kopiergerätes bewirkt. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, da d u.r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein weiterer Zustandsspeicher (13) vorgesehen ist, der angewählt wird, wenn am Ende eines vorgegebenen Bewertungszeitraumes kein Empfangsimpuls (EI) eingetroffen ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zustandsspeicher (Ila bis lid, 13) als Zähler ausgebildet sind und jede Anwahl den Zählerstand um eine Einheit erhöht. 4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch die ähleinrichtung (10) aus einem Festwertspeicher (68), dessen Adresseneingänge mit den Ausgängen von Zählstufen eines Binärzählers (62) verbunden sind und dessen während der Bewertungszeit aufgerufene Adressen in mindestens drei Bereiche mit fortlaufenden Adressen eingeteilt sind, wobei die vom Festwertspeicher (68) ausgegebenen Informationen Jeweils innerhalb der Bereiche identisch, sonst Jedoch verschieden sind, einem Register (7) zur durch den Empfangsimpuls (EI) ausgelösten Ubernahme der an den Ausgängen des Festwertspeichers (68) anliegenden Informationen. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Empfangsimpuls (EI) mit dem Zähltakt (ZT), synchronisiert wird, derart, dass die Übernahme der an den Ausgängen (D1' bis D3') des Festwertspeichers (68) anliegenden Informationen in das Register (72) synchron zum Zähltakt (ZT) erfolgt. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Adresseneingänge des Festwertspeichers (68) mit den Ausgängen der Zählstufen des Binärzähiers (68) der jeweils nächsthöheren Wertigkeit entsprechend verbunden sind. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Adressenumfang des Festwertspeichers (68) und der Bewertungszeitraum für dieEmpfangsimpulse (EI) so festgelegt sind, dass alle Adressen vor Beginn des Bewertungszeitraums gegebenenfalls mehrfach, jedoch während des Bewertungazeitraumes höchstens einmal aufgerufen werden. 8. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Adressenumfang des Festwertspeichers (68) so bemessen ist, dass die höchste Adresse einem Zälerstand entspricht, der grösser oder gleich dem Zählerstand ist, der das Rücksetzen des den Bewertungszeitraum für die Empfangsimpulse (EI) bestimmenden Steuersignals (BW) bewirkt. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein mit den Ausgängen von Zählerstufen des Binärzählers (62) verbundenes Schaltnetz (64) vorgesehen ist, das den mehrere Perioden der Ultraschallschwingung andauernden Sendeimpuls (SI) und ein Steuersignal (BW) zur Steuerung einer Torschaltung (66, 6) für den Empfangsimpuls (EI) erzeugt. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, -d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wählein- richtung (103 mindestens zwei Einstelleinheiten (20, 21, 22) zur einstellbaren Festlegung der Grenzen zwischen den Bereichen von Zählerständen aufweist, mit je einer mit den Stufenausgängen des Taktimpulszählers (8) verbundenen Koinzidenzschaltung, die ein Ausgangssignal erzeugt bei Koinzidenz aller entsprechend der Einstellung berücksichtigten Ausgangssignale des Taktimpuls- zählers (8), dass mindestens zwei Flip-Flops (23, 24, 25) vorgesehen sind, die durch die Ausgangssignale der Koinzidenzschaltungen nacheinander beim Erreichen einer ersten, zweiten und gegebenenfalls einer weiteren Bereichsgrenze gesetzt werden, dass der Zustand der Flip-Flops (23, 24, 25) nach Beendigung eines vorgegebenen Bewertungszeitraums zwecks Erzeugung eines MÅahlsignals abgetastet wird, wobei eine Verriegelungsschaltung bewirkt, dass entweder das inverse Signal des nicht gesetzten ersten Flip-Flops (23) oder das wahre Ausgangssignal des der höchsten erreichten Bereichsgrenze zugeordneten Flip-Flops massgebend ist. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t; dass die zwischen dem elektroakustischen Wandler (40) und dem Reflektor (42) der Messsonde befindliche Ultraschall Messstrecke von einem feinmaschigen, vorzugsweise zylinderförmigen Netz (44) umgeben ist, dessen Maschenweite wesentlich kleiner als die Wellenlänge der Ultraschallschwingung ist.

Inventors: MAIR, EDUARD, SCHONEWOLF, HOLGER, DIPL.-ING., WINTER, HANS, DIPL.-ING., Schönewolf, Holger, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: G03G15
IPC codes: G01N29, G03G15