Es sind Ausbildungsanlagen für Bediener einer technischen Anlage, wie ein Kraftwerk oder Gleisbildstellwerk bekannt, welcher technischen Anlage eine Schalteinrichtung zugeordnet ist, die zum Steuern der einzelnen Elemente der technischen Anlage eine Mehrzahl von manuell zu betätigenden Bedienungselementen, sowie eine Mehrzahl von den einzelnen Elementen der technischen Anlage zugeordneten Meldeeinrichtungen aufweist, die abhängig von einem Prozessablauf in der technischen Anlage bzw. abhängig von einer Zustands änderung einzelner Elemente dieser Anlage aus einem dem vorherigen Zustand der technischen Anlage bzw. einzelner Elemente zugeordneten Anzeigezustand in einen dem neuen Zustand der technischen Anlage bzw. einzelner Elemente zugeordneten neuen Anzeigezustand gelangen. Eine derartige Ausbildungsanlage ist beispielsweise in der DT-OS 1 472 315 beschrieben.
Bei der bekannten Ausbildungsanlage sind für die in der Wirklichkeit ablaufenden Prozesse Funktionsbausteine vorgesehen, die durch Bedienungselemente, wie Schalter, Tasten, Regler und dgl. beeinflussbar sind. Die einzelnen Funktionsbausteine sind derart miteinander verknüpft, dass am Leitstand alle bzw. nahezu alle Bedienungshandlungen wie in der Wirklichkeit möglich sind, während die Anzeigeelemente den Zustand der Anlage anzeigen. Bei dem bekannten Gerät hat ein Schüler die Möglichkeit, jeden Eingriff am Leitstand zu jedem beliebigen Zeitpunkt wie am Original bzw. in der Wirklichkeit vorzunehmen. Auf diese Weise erwirbt ein Schüler nicht nur Wissen, sondern auch die notwendigen Fertigkeiten, um beispielsweise an einem Leitstand eines Kraftwerkes zum richtigen Zeitpunkt und in der richtigen Reihenfolge durch entsprechende Bedienungshandlungen einen Prozess zu steuern.
Diese Möglichkeit, alle nur denkbaren Eingriffe wie in der Wirklichkeit bzw. am Original vorzunehmen, wird jedoch mit einem erheblichen technischen und wirtschaftlichen Aufwand erkauft.
Ferner sind Lehrmaschinen bekannt, wie sie beispielsweise in der DT-OS 1 910 163 beschrieben sind, die mit verhältnismässig geringem wirtschaftlichen Aufwand Wissen zu vermitteln geeignet sind. Mit Hilfe derartiger Lehrmaschinen können jedoch keine Fertigkeiten vermittelt werden, wie sie zum Steuern von eingangs genannten Anlagen unbedingt notwendig sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ausbildungsanlage der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, dass sie mit wesentlich geringerem technischen und wirtschaftlichen Aufwand das notwendige Wissen und die notwendigen Fertigkeiten zu vermitteln geeignet ist, wobei insbesondere alle der Wirklichkeit bzw. dem Original entsprechenden Anzeigen und Bedinungsmöglichkeiten gegeben sein sollen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der Tatsache ausgegangen, dass es keineswegs erforderlich ist, dass der Schüler die Möglichkeit hat, nach seiner Wahl jeden beliebigen Eingriff am Leitstand zu jedem beliebigen Zeitpunkt vorzunehmen.
Vielmehr ist es im Falle grösserer und komplizierterer Anlagen so, dass der Schüler den Lehrstoff und die Fertigkeiten nur in kleinen Schritten aufnimmt bzw. erwirbt und die Vielzahl der möglichen Betriebszustände der Anlage mit den zugehörigen Bedienungshandlungen nacheinander erlernt.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung in einer Ausbildungsanlage der eingangs definierten Art dadurch gelöst, dass die Ausbildungsanlage lediglich die dem Original entsprechende Schalteinrichtung der technischen Anlage aufweist und dass zum Zweck des Simulierens eines Prozessablaufes bzw. zum Zweck des Anzeigens einer Zustandsänderung in der technischen Anlage die Meldeeinrichtungen der Schalteinrichtung auf Grund von auf einem Informationsträger enthaltenen und von dort über geeignete Auswerteeinrichtungen entnommenen Informationen dann einen dem wirklichen Prozess ablauf entsprechenden Prozessablauf anzeigen bzw. in einen neuen, dem wirklichen Anzeigezustand entsprechenden Anzeigezustand gesteuert werden, wenn bestimmte Bedienungselemente in bestimmter Weise betätigt werden bzw.
betätigt worden sind, die auf Grund weiterer auf dem Informationsträger enthaltener Informationen in diese Meldeeinrichtungen steuernde Stromkreise einbezogen werden zum Zweck der Vorbereitung der sodann durch die Betätigung dieser Bedienungselemente zu erzielenden Simulation eines Prozessablaufes bzw. zu erzielenden Änderung des Anzeigezustandes der Schalteinrichtung.
Durch die erfindungsgemässe Massnahme, im Hinblick auf eine Zustandsänderung der Anlage jeweils nur die zu einer bestimmten Übungs- (Einzel-) Aufgabe zu betätigenden Bedienungselemente zu dem Zeitpunkt wirksam zu schalten, zu dem eine Bedienung erforderlich ist, werden vorteilhaft erhebliche Einsparungen an Bauelementen bei gleichzeitig geringem räumlichen Aufwand für die Ausbildungsanlage, bzw.
die Steuereinrichtung für die Ausbildungsanlage erzielt.
Irgendwelche gesonderten Funktionsbausteine sind nicht erforderlich. Die Einschränkung der Vielzahl der theoretisch möglichen unterschiedlichen Anzeigezustände der Anlage, z. B.
auf nur zwei mögliche Anzeigezustände, bei der Lösung einer Einzelaufgabe erlaubt die einfache Speicherung dieser Anzeigezustände in geeigneter Form auf einem verhältnismässig billigen Informationsträger.
Eine besonders einfache und preiswerte Ausführungsform der Erfindung kann dadurch geschaffen werden, dass als Informationsträger ein Magnetband vorgesehen ist, auf dem die zu einem Informationsblock gehörenden Einzelinformationen in gleichartigen, aufeinanderfolgenden und voneinander trennbaren Abschnitten je in Form einer vorbestimmten, in einem Abschnitt eingeprägten oder nicht eingeprägten Frequenz enthalten sind und dass Speichermittel zum Speichern eines oder mehrerer auf dem Magnetband aufeinanderfolgender, mittels einer Abfrageeinrichtung abgefrager Informationsblöcke vorgesehen sind, welche Speichermittel wenigstens teilweise zum Zweck der Wirksamschaltung bzw. Anschaltung von vorbestimmten Bedienungselementen und/oder Anzeigeelementen wenigstens eines Teils der Ausbildungsanlage mit diesen verbindbar ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht zweckmässig Vorkehrungen und Mittel vor, die ausserdem die Anzeige bzw. Aufzeichnung von Fehlhandlungen bzw. Fehlbedienungen der Ausbildungsanlage durch den Schüler während eines Programmablaufes ermöglichen.
Ferner können Vorkehrungen getroffen und Mittel vorgesehen werden zum Verarbeiten verzweigter Programme. Derartige Programme bieten mehr Möglichkeiten des Erlernens von Wissen und Fertigkeiten als einfache, sog. lineare Programme.
Schliesslich ist es auch möglich, die Ausbildung eines Schülers wenigstens teilweise bzw. zeitweise ohne eine gesonderte Ausbildungsperson durchzuführen, indem z. B. mit den Speichern verbindbare Mittel zum visuellen und/oder akustischen Vermitteln von Anweisungen und dergleichen vorgesehen sind.
Anhand der Figuren 1 bis 19 der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen zusätzlich möglichen Einrichtungen näher erläutert, und zwar in Anwendung der Erfindung an einem in der Eisenbahnsignaltechnik gebräuchlichen Stelltisch eines Gleisbildstellwerkes.
Es zeigen
Fig. 1 einen einen Gleisabschnitt darstellenden Ausschnitt aus einem Stelltisch eines Gleisbildstellwerkes,
Fig. 2 bis 5 den Ausschnitt nach Fig. 1 bei unterschiedlichen Betriebszuständen,
Fig. 6 bis 9 auf einem Informationsträger angeordnete Informationsblöcke mit einer jeweils gleichen Anzahl von Einzelinformationen, wobei jeweils einer der Informationsblöcke nach den Fig. 6 bis 9 einem bestimmten, in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Betriebszustand des Gleisabschnittes nach Fig. 1 zugeordnet ist,
Fig. 10 die Anordnung der die Einzelinformationen enthaltenden Informationsblöcke auf einem Magnetband,
Fig. 11 die Anordnung der Einzelinformationen eines Informationsblockes und deren Trennung voneinander auf einem Magnetband,
Fig.
12 in schematischer Darstellung eine die Ausbildungsanlage - im vorliegenden Fall die Bedienungs- und Anzeigeelemente des dem Original nachgebildeten Stelltisches eines Gleisbildstellwerkes - steuernde Steuereinrichtung, bestehend aus Informationsträger, Abfrageeinrichtung und Auswerteeinrichtung,
Fig. 13 weitere zweckmässige Einzelheiten zu einer Steuereinrichtung nach Fig. 12,
Fig. 14 weitere zweckmässige Einzelheiten zu einer Steuereinrichtung nach Fig. 12 und 13,
Fig. 15 einen bei grösseren Ausbildungsanlagen vorteilhaft einsetzbaren Datenselektor,
Fig. 16 schematisch die Verbindung zweier Datenselektoren mit einer Auswerteeinrichtung bzw. einer Auswerteeinrichtung zugehörigen Speichermitteln,
Fig. 17 eine gegenüber der Darstellung nach Fig. 16 abgewandelte bzw. erweiterte Anwendungsweise von Datenselektoren,
Fig.
18 in schematischer Darstellung eine Schaltungsanordnung zum Erzielen steigender oder fallender, analoger Werte auf Anzeigeinstrumenten oder dgl. und mit Mitteln zum Anzeigen und/oder Aufzeichnen von Fehlbedienungen der Ausbildungsanlage und mit der Möglichkeit zum Verarbeiten verzweigter Programme und
Fig. 19 in schematischer Darstellung eine gegenüber der Schaltungsanordnung nach Fig. 18 abgewandelte Schaltungsanordnung zum Verarbeiten verzweigter Programme.
Fig. 1 zeigt einen allgemein mit 1 bezeichneten Gleisausschnitt aus einem Stelltisch eines Gleisbildstellwerkes bzw. aus einem Stelltisch für eine entsprechende Ausbildungsanlage. Der Gleisausschnitt 1 besteht aus mehreren aufeinanderfolgend angeordneten, den entsprechenden Gleisabschnitten in der Wirklichkeit zugeordneten Bedienungs- bzw. Anzeigefedern 2.
Die Felder 2 zeigen den Verlauf 3 eines Gleises. Ferner zeigen die Felder den Standort verschiedener Signale 4. Im Verlauf 3 des erwähnten Gleises, in der Darstellung der Signale 4 und anderen Stellen der Felder 2 sind Ausschnitte 5 vorgesehen, in denen bzw. hinter denen Glühlampen La 1 bis La 26 angeordnet sind. Ferner sind in den die Darstellung der Signale 4 enthaltenden Feldern 2 im Verlauf 3 des erwähnten Gleises Tasten T1 und T2 vorgesehen. Die in den Ausschnitten 5 befindlichen Glühlampen La 1 bis La 26 geben im angeschalteten Zustand Licht mit der in der Zeichnung hinter der betreffenden Glühlampe angegebenen Farbe ab. Im vorliegenden Fall wird der Betriebszustand bzw. der Betriebsablauf also ausschliesslich durch Anzeige- oder Meldelampen angezeigt.
Anhand der Darstellung nach Fig. 1 wird die Funktion der erfindungsgemässen Ausbildungsanlage im folgenden näher erläutert.
Eine praktische Aufgabe für einen Schüler soll lauten: Ein Zug nähert sich dem 'Halt' zeigendenEinfahrtsignalA.
Stellen Sie für den Zug das Signal A durch gleichzeitiges Bedienen der Tasten T1 und T2 auf 'Fahrt' und beobachten Sie den Ablauf der Zugfahrt .
Der in der Praxis ablaufende Prozess lässt eine Unterteilung in vier Teilabschnitte (Lernschritte) zu.
1. Zug nähert sich dem Signal A, das 'Halt' zeigt, Die Tasten T1 und T2 müssen zum Fortschalten des Lernprogramms wirksam sein.
2. Mit dem Bedienen der Tasten T1 und T2 zeigt das Signal A 'Fahrt'.
3. Mit Vorbeifahrt des Zuges am Signal A zeigt dieses wieder 'Halt'.
4. Der Zug hat den Abschnitt vor dem Signal A geräumt und befindet sich jetzt vor dem Signal N.
Die Ausleuchtung der einzelnen Ausschnitte 5 der Felder 2 ist mit Hilfe der in den Fig. 2 bis 5 für einige der Glühlampen La 1-26 eingetragenen Bezeichnungen angedeutet, wobei die Darstellungen nach den Fig. 2 bis 5 in dieser Reihenfolge den vorstehend unter 1. bis 4. erwähnten Lernschritten bzw.
Teilabschnitten entsprechen.
Die Aufgabe, den Betriebsablauf entsprechend den Lernschritten 1. bis 2. zu simulieren, wird wie folgt gelöst:
Auf einem Informationsträger wird für alle im Stelltisch vorhandenen Glühlampen und Tasten je ein Speicherplatz vorgesehen. Die Speicherplätze enthalten je eine Information über den gewünschten Zustand der betreffenden Meldelampe oder über die Wirksamkeit bzw. Nichtwirksamkeit der betreffenden Taste. In den Fig. 6 bis 9 sind die auf einem beliebigen Informationsträger vorgesehenen Speicherplätze durch nebeneinanderliegend angeordnete Felder 6 dargestellt. Die Felder 6 enthalten jeweils eine Einzelinformation, wobei ein in einem Feld dargestelltes + bedeuten soll, dass die diesem Feld bzw. dieser Einzelinformation zugeordnete Lampe La oder Taste T angeschaltet bzw. wirksamgeschaltet ist.
Im vorliegenden Fall werden auf dem Informationsträger zur vollständigen Darstellung der Wirklichkeit 28 Speicherplätze benötigt, und zwar 26 Speicherplätze für Glühlampen La und zwei Speicherplätze für Tasten T. Die Gesamtzahl von in diesem Fall 28 Speicherplätzen beinhaltet also hier alle Einzelinformationen, die zu einem Informationsblock gehören. Solch ein Informationsblock beinhaltet demnach den zu einem Teilabschnitt bzw.
einem Lernschritt einer Übungsaufgabe gehörenden charakteristischen Zustand des Stelltisches. Für den Gesamtablauf der Übungsaufgabe entsprechend den Lernschritten 1. bis 4.
werden daher vier Informationsblöcke entsprechend den Darstellungen nach Fig. 6 bis Fig. 9 benötigt. Diese Informationsblöcke werden zweckmässigerweise auf einem als Informationsträger dienenden Magnetband aufeinanderfolgend angeordnet (siehe Fig. 10 und 11).
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Ausbildungsanlage wird der Informationsgehalt der einzelnen Speicherplätze-entweder ja oder nein -dadurch be stimmt, dass jeweils eine Tonfrequenz aufgezeichnet ist (+) oder nicht (siehe Fig. 10). Zur Abgrenzung (Positionierung) der einzelnen Speicherplätze gegeneinander ist zwischen aufeinan derfolgenden Speicherplätzen jeweils eine andere, von der erstgenannten Frequenz abweichende Frequenz aufgezeichnet (siehe Fig. 11). Mit Hilfe dieses Verfahrens ist die Wiedergabe des Programms und damit die Steuerung der Ausbildungsanlage über preiswerte Magnetband-Cassettenrecorder möglich.
Das Prinzip der Wiedergabe der Informationsblöcke mit Ansteuerung der Lampen La und Tasten T ist aus Fig. 12 ersichtlich. Die vom Magnetband 7 kommende Tonfolge wird über einen Wiedergabekopf 8 aufgenommen, im Wandler 9 auf digitale Signale mit dem Informationsgehalt ja oder nein umgesetzt und in einem Speicher (Schieberegister) übertragen, der entsprechend dem Informationsblock auf dem Informationsträger für jede Lampe und Taste je einen Speicherplatz vorhält. Obwohl es möglich ist, unmittelbar vom Speicher 10 aus die Lampen La und die Tasten T anzusteuern, ist es wegen der Anzahl der zu übermittelnden Informationen und der Zeit, die dafür benötigt wird, zweckmässig, weitere Speicher 11 und 12 vorzusehen und diese so zu schalten, dass ein in den ersten Speicher 10 eingeschriebener Informationsblock selbsttätig bis zum Endspeicher 12 übertragen wird.
Auf diese Weise kann in den Speichern 10, 11 und 12 jeweils einer von drei aufeinanderfolgenden Informationsblöcken auf Abruf bereitstehen.
Das Ablesen von Informationen vom Magnetband wird unterbrochen (Motorantrieb wird abgeschaltet), wenn der Speicher 10 durch eine Information besetzt ist, und wird selbsttätig fortgesetzt, wenn der Speicher 10 durch Fortschalten des Programms wieder freigeworden ist.
Ein Zusatzbaustein 13 schaltet dabei in Abhängigkeit von der Programmierung die Tasten T wirksam, die zum Fortschalten des Programms jeweils vorbestimmt sind und gibt über eine Verbindungsleitung 65 ein Signal zum Übernehmen eines weiteren Informationsblockes in den Endspeicher 12. Ausser den im vorliegenden Beispiel vorgesehenen Speicherplätzen können zweckmässig weitere Speicherplätze vorgesehen sein, die Informationen darüber enthalten, nach Ablauf welcher vorherbestimmbaren Zeit das Programm selbsttätig fortgeschaltet werden soll.
Eine weitere Einzelheiten zeigende Übersicht über die einzelnen Baugruppen der Steuereinrichtung für die Ausbildungsanlage und ihre prinzipielle Verknüpfung bei einer möglichen Ausführungsform der Ausbildungsanlage - z. B.
unter Verwendung integrierter Schaltkreise - gibt Fig. 13.
Von einem in seinen wesentlichen Funktionen fernsteuerbaren (Magnetband-)Cassettenrecorder 14 aus werden die Tonfrequenzsignale zu selektiven Schaltstufen 15 geleitet und dort in digitale Informationen umgewandelt. Über eine Steuereinheit 16 werden die Daten seriell in einen Anfangsspeicher 17 - z. B. ein Schieberegister - eingeschrieben und wenn der betreffende Informationsblock vollständig eingeschrieben ist - von dort über eine Vielzahl von Verbindungsleitungen 18 parallel zum Zwischenspeicher 19 und schliesslich über Verbindungsleitungen 20 zum Endspeicher 21 übertragen.
Die Steuereinheit 16 schaltet nach erfolgtem Auffüllen der Speicher 17, 19 und 21 den Antrieb 22 des Cassettenrecorders 14 ab.
An den Endspeicher 21 sind drei Baugruppen angeschlossen, nämlich einmal die Verstärkerstufe 23, die die in dem Speicher 21 anstehenden Signale so verstärkt, dass damit - ggfs.
unter Zwischenschaltung von Relais - Meldelampen 24 angesteuert werden können, wobei über einen Taktgeber 25 eine ggfs. erforderliche Blinkspannung eingespeist werden kann, zweitens die Taststufe 26, mit der die für die Lösung einer Einzelaufgabe und damit für die Fortschaltung des Programms wirksam zu schaltenden Bedienungselemente T mit Hilfe einer Mehrzahl vom Informationsblock gelieferter Informationen direkt oder über eine Decodierstufe angesteuert werden und die über eine Verbindungsleitung 65 an die Steuereinheit 16 ein Signal zum Übernehmen eines weiteren Informationsblockes in den Speicher 21 abgibt, und drittens ggfs.
eine Zeitstufe 27, in der in Abhängigkeit von gewissen Einzelinformationen eines Informationsblockes eine Zeitautomatik gestartet werden kann, die zur vorprogrammierten Zeit einen Impuls ausgibt an die Steuereinheit 16, mit dem die im Zwischenspeicher 19 anstehenden Informationen auf den Endspeicher 21 übertragen werden. Diese zeitabhängige Fortschaltung des Programms ist insbesondere dann erforderlich, wenn nach dem Auslösen der Programmfolge durch den Schüler entsprechend dem richtigen Bedienen von Bedienungselementen nicht nur ein einmaliger Informationsübertrag vom Zwischenspeicher 19 auf den Endspeicher 21 erfolgt, sondern eine Folge mehrerer Informationsblöcke nacheinander abgerufen werden soll, um vorgegebene, aufeinanderfolgende Änderungen der Zustände der Anzeigeelemente zu verwirklichen.
Die Hilfseinheit 28 wird benötigt, um ggfs. zusätzliche Steuerfunktionen zu realisieren, z. B. Start/Stopp, Zeitlupenlauf und dgl.
Die vorstehend zunächst im Prinzip beschriebene Möglichkeit einer praktischen Ausführungsform wird nachfolgend anhand eines noch ausführlicheren Blockschaltbildes gemäss Fig. 14 weiter erläutert.
Nach Fig. 14 werden die entsprechend Fig. 11 als tonfrequente Signale vom Magnetband 7 erhaltenden Informationen den selektiven Schaltstufen 29, 30 und 31 zugeführt, die nur auf bestimmte Frequenzen ansprechen und die für jedes der Abstimmung entsprechende tonfrequente Signal einen Ausgangsimpuls an einem der Ausgänge 291, 301 oder 311 liefern.
Beispielsweise spricht die selektive Schaltstufe 30 auf eine Frequenz von 1970 Hz an; eine von einem Speicherplatz des Informationsblocks abgegriffene Informationsfrequenz von 1970 Hz liefert dabei am Ausgang 301 der Schaltstufe 30 ein digitales Signal, das in der Auffangstufe 32 über den Setzeingang 321 eingeschrieben wird und damit auch am Ausgang 322 der Auffangstufe 32 ansteht. Dieser Ausgang ist mit dem Eingang 171 des Anfangsspeichers 17 verbunden. Eine auf die Informationsfrequenz folgende Taktfrequenz mit z. B.
1610 Hz wird von der selektiven Schaltstufe 29 nach Umwandlung in ein digitales Signal auf die Impulswandlerstufe 33 gegeben, die für das eintreffende, einzige Signal an den Ausgängen 331 und 332 zwei zeitlich gegeneinander versetzte Ausgangssignale abgibt, und zwar zuerst am Ausgang 332 und dann am Ausgang 331. Das am Ausgang 332 erscheinende Ausgangssignal liefert den zum Betrieb des Schieberegisters 17 notwendigen Takt, womit die am Eingang 171 des Anfangsspeichers 17 anstehende Information in den Speicher aufge nommen, bzw. die darin bereits enthaltenen Informationen in bekannter Weise um einen Speicherplatz weiterbewegt werden.
Mit dem Ausgangssignal am Ausgang 331 wird die Auffangstu fe 32 über den Rücksetzeingang 323 in Grundstellung gebracht und ist damit zur Aufnahme der vom nächsten Speicherplatz des Magnetbandes gewonnenen Information bereit. Auf diese
Weise kann ein Informationsblock Schritt für Schritt in den Anfangsspeicher 17 eingeschrieben werden.
Als letztes Signal eines Informationsblockes wird die Schlussfrequenz - z. B. 2400 Hz - über die selektive Schalt stufe 31 in den zum Anfangsspeicher 17 gehörenden Besetzt meldespeicher 34 eingeschrieben. Damit ist registriert, dass der
Anfangsspeicher 17 mit einem Informationsblock besetzt ist.
Der Besetztmeldespeicher 34 liefert in diesem Zustand ein
Signal am Ausgang 341, das den weiteren Informationsfluss vom Cassettenrecorder 14 her stoppt, - Antrieb 22 wird abge schaltet-; ausserdem steht über den Ausgang 342 dement sprechend ein Signal am Eingang 351 der Impulsstufe 35 an.
Sofern der Zwischenspeicher 19 zur Aufnahme eines Informa tionsblockes frei ist, gelangt ein entsprechendes Signal von dem zugehörigen Besetztmeldespeicher 36 über den Ausgang 361 an den Eingang 352 der Impulsstufe 35. Die an den Eingängen 351 und 352 der Impulsstufe 35 gleichzeitig anstehenden Signale lösen an den Ausgängen 353, 354 und 355 Folgesignale aus, wobei das am Ausgang 353 erscheinende Signal auf den
Eingang 191 des Zwischenspeichers 19 gegeben wird und damit das Übernehmen der Einzelinformationen vom Anfangs speicher 17 in den Zwischenspeicher 19 bewirkt, wobei ferner das am Ausgang 354 erscheinende und an den Eingang 362 des
Besetztmeldespeichers 36 abgegebene Signal bewirkt,
dass im
Besetztmeldespeicher 36 der Zwischenspeicher 19 als besetzt registriert wird und wobei schliesslich das am Ausgang 355 erscheinende und an den Eingang 343 des Besetztmelde speichers 34 abgegebene Signal bewirkt, dass im Besetzt meldespeicher 34 der zugehörige Anfangsspeicher 17 als frei registriert wird. Das Freimelden des Besetztmeldespeichers 34 bewirkt das Wiedereinschalten des Antriebs 22 des Cassetten recorders 14, so dass in den Anfangsspeicher 17 ein weiterer
Informationsblock eingeschrieben wird, während andererseits die Impulsstufe 37 die Übertragung des Informationsblockes vom Zwischenspeicher 19 in den Endspeicher 21 unter der
Voraussetzung bewirkt, dass dort, ähnlich wie zum Anfangs speicher 17 und Zwischenspeicher 19 beschrieben, das Freisein des Endspeichers 21 signalisiert wird.
Hierzu ist dem Endspeicher 21 ein Besetzmeldespeicher 38 mit einem Ausgang 381 und einem Eingang 382 zugeordnet, der mit einem Eingang 374 bzw. einem Ausgang 375 der Impulsstufe 37 verbunden ist. Mit dem Eingang 363 des Besetztmeldespeichers 36 und dessen Ausgang 364 ist der Ausgang 371 bzw. der Eingang 373 der Impulsstufe 37 verbunden. Am Eingang 211 des Endspeichers
21 liegt der Ausgang 372 der Impulsstufe 37.
Auf die vorbeschriebene Weise werden vom Magnetband drei aufeinanderfolgende Informationsblöcke abgerufen und in die Speicher 17,19 und 21 eingeschrieben. Die im Speicher 21 anstehenden Informationen des zuerst abgerufenen Informa tionsblockes bewirken die entsprechende Ausleuchtung der zugehörigen Meldelampen, wobei der zum Endspeicher 21 gehörende Besetztmeldespeicher 38 sich im Zustand besetzt befindet.
Zum Fortschalten des Programms ist es erforderlich, den Besetztmeldespeicher 38 über die Eingänge 383 bis 385 in Stellung frei zu bringen. Dies kann beispielsweise im Störungsfall über eine Hilfseinheit 39 mit zugehörigem Bedienungselement 391 geschehen. Im Regelfall werden diese Signale jedoch der Tastenstufe 40 entnommen, in der die Verknüpfung der verschiedenen Bedienungselemente, zusammenfassend mit 401 bezeichnet, mit den im Endspeicher 21 anstehenden Signalen derart vorgenommen wird, dass die Ausbildungsanlage nach dem manuellen Betätigen der für die Lösung der betreffenden Übungsaufgabe bzw. den entsprechenden Lernschritt richtigen Bedienungselemente - und nur dieser - wie vorgesehen reagiert. Die Zeitstufe 41 dient in ähnlicher Weise wie die Zeitstufe 27 der Fortschaltung des Programms.
Derartige Zeitschaltglieder sind in unterschiedlicher Ausführungsform bekannt; sie können, durch Einzelinformationen eines Informationsblockes beeinflussbar, zu vorbestimmten Zeiten Impulse zum Fortschalten des Programms abgeben. Ebenso ist es möglich, dass Potentiometer stellungen - oder z. B. auch Stellungen von Ventilen - durch Stufenschalter mit mehreren Kontakten oder andere Schaltmittel nachgebildet werden, die über die Tastenstufe 40 auf den Ablauf des Programms einzuwirken vermögen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 können noch zusätzliche elektrische Verriegelungen zwischen den Besetzt meldespeichern 34, 36 und 38 und den Impulsstufen 35 und 37 vorgesehen sein. Dadurch wird verhindert, dass an den Eingängen eines Besetztmeldespeichers gleichzeitig zwei Informationen entgegengesetzter Aussage anstehen können und eine bistabile Kippstufe deshalb in einen nicht vorherbestimmbaren Zustand gelangt.
Das in Fig. 1 bis 12 gezeigte Ausführungsbeispiel ist beschränkt auf die Verwendung von lediglich zwei Tasten und mehreren Bedienungselementen. In der Praxis ist dagegen meist - z. B. im Fall eines Stelltisches eines Gleisbildstellwerkes - eine weitaus grössere Anzahl von Tasten und Bedienungselementen vorgesehen. Um dennoch mit einer möglichst geringen Anzahl von Speicherplätzen für jeden Informationsblock auszukommen bei praktisch beliebiger Programmierbarkeit der Ausbildungsanlage, können z. B. vorteilhaft sogenannte Datenselektoren (Multiplexer) eingesetzt werden.
Ein derartiger Datenselektor ist in Fig. 15 schematisch gezeigt.
Der Datenselektor 42 nach Ring. 15 weist Eingänge E 0 bis E 15 sowie ferner Daten-Selektionseingänge A, B, C und D auf. Ferner ist der Datenselektor 42 durch einen sogenannten Strobeeingang S und einen Ausgang Q gekennzeichnet. Mit Hilfe der Daten-Selektionseingänge A bis D können einer oder mehrere der Eingänge E 0 bis E 15 derart vorgewählt werden, dass ein an einem der Eingänge E 0 bis E 15 anstehendes Signal in Abhängigkeit vom jeweiligen Zustand der Daten-Selektions eingänge A bis D zum Ausgang Q durchgeschaltet wird, sofern der Strobeeingang S den Datenfluss freigibt.
Sofern eine Ausbildungsanlage überwiegend mit Einzeltasten oder Einzelschaltern bedient wird, ist eine Kombination in der Art zweckmässig, dass mehrere Datenselektoren mit ihren
Daten-Selektionseingängen parallelgeschaltet werden. Eine derartige Schaltungsanordnung ist schematisch in Fig. 16 gezeigt.
Für die Eingänge A bis D und für die Strobeeingänge S der in Fig. 16 gezeigten Datenselektoren 43 und 44 werden im Informationsblock und damit z. B. im Endspeicher 21 besondere Speicherplätze 216, 217, 218 und 219 bereitgehalten.
Entsprechend der Codierung eines Informationsblockes bezüglich der Daten-Selektionseingänge A bis D und bezüglich der Strobeeingänge S kann somit eine von mehreren Tasten T 0 bis T 15 wirksam geschaltet werden, mit deren Betätigung dann über den entsprechenden Ausgang Q des Datenselektors 43 oder 44 ein Signal z. B. an den Eingang 383 des Besetztmeldespeichers 38 nach Fig. 14 gegeben werden kann, was die Fortschaltung des Programms bewirkt (Antrieb 22 wird angeschaltet).
In einem anderen praktischen Ausführungsbeispiel einer Ausbildungsanlage, bei der überwiegend eine Kombination von jeweils zwei Tasten gleichzeitig zu bedienen ist - z. B. bei Gleis bildstellwerken - und womit die Fortschaltung des Programms bewirkt wird, kann ebenfalls der Einsatz von Datenselektoren vorteilhaft sein, in dem entsprechend der Darstellung nach Fig.
17 zwei Gruppen I und II von Datenselektoren vorgesehen sind, von denen die Datenselektoren 45 bis 47 zur Gruppe I und die Datenselektoren 48 bis 50 zur Gruppe II gehören und bei denen folgende Anschlüsse parallel geschaltet sind:
Die Daten-Selektionseingänge A, B, C, D innerhalb der Gruppe I; die Daten-Selektionseingänge A, B, C, D innerhalb der Gruppe II; die Eingänge E 0 bis E 15 der Datenselektoren 45 und 48; die Eingänge E 0 bis E 15 der Datenselektoren 46 und 49; die Eingänge E 0 bis E 15 der Datenselektoren 45 bis 47 und die Ausgänge Q der Datenselektoren 48 bis 50.
Den jeweils parallel geschalteten Eingängen E 0 bis E 15 ist im vorliegenden Fall jeweils eines der Bedienungselemente T (A 0) bis T (A 15), T (B 0) bis T (B 15) und T (C 0) bis T (C 15) zugeordnet.
Das Wirksamschalten irgendeiner gewünschten, vorprogrammierten Kombination von zwei gleichzeitig zu betätigenden Bedienungselementen T ist mit der in Fig. 17 schematisch gezeigten Schaltungsanordnung folgendermassen möglich: Z. B.
soll zum richtigen Lösen einer Übungsaufgabe bzw. einer Teilaufgabe davon und somit auch zum Fortschalten des Programms das gleichzeitige Betätigen der Tasten T (A 15) und T (B 2) notwendig sein. Hierzu werden in den Speicherplätzen z. B. eines Endspeichers 51 die Strobe-Eingänge S der Datenselektoren 45 bis 50 derart beeinflusst, dass das Betätigen der einen Taste ein Signal an einem Ausgang Q der Gruppe I, das Betätigen der anderen Taste ein Signal an einem Ausgang Q der Gruppe I der Datenselektoren 45 bis 50 bewirkt. Das bedeutet, dass der Strobe-Eingang S des Datenselektors 45 und der Strobe-Eingang S des Datenselektors 49 angesteuert werden.
Die jeweils zugehörige Einzelinformation bzw. der jeweils zugehörige Speicherplatz im Informationsblock bzw. im Endspeicher 51 sind mit einem x bzw. einem o gekennzeichnet.
Ausserdem sind entsprechend der im Informationsblock bzw.
im Endspeicher 51 enthaltenen Information die Taste T (A 15) und die Taste T (B 2) wirksam geschaltet. Mit dem gleichzeitigen Bedienen dieser beiden Tasten stehen damit an den Eingängen 521 und 522 des Impulsformers 52 die Signale der Ausgänge Q der betreffenden Datenselektoren der Gruppe I und II an, die - ggfs. durch Zeitglieder der Gruppe I und II an, die - ggfs. durch Zeitglieder gestreckt - verknüpft und als nunmehr ein einziges Ausgangssignal z. B. an den Eingang 383 des Besetztmeldespeichers 38 nach Fig. 14 weitergegeben werden.
Um eine freizügige Programmierbarkeit der verwendeten Mittel und deren optimale Ausnutzung zu gewährleisten, sind ausser den in den Fig. 15 bis 17 gezeigten Techniken auch andere Schaltungstechniken denkbar, so dass die Erfindung auf die Verwendung der hier erläuterten und gezeigten Schaltungstechnik keineswegs beschränkt ist.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel hat überwiegend die Verarbeitung und Signalisierung digitaler Werte zum Inhalt. Bei anderen Ausbildungsanlagen kann es dagegen erforderlich sein, auch analoge Werte, z. B. Messwerte, mit steigenden oder fallenden Parametern an Instrumenten anzuzeigen und entsprechend den angezeigten Werten das Programm selbstätig oder nach Betätigen von Bedienungselementen fortzuschalten. Dazu bieten sich mehrere bekannte Verfahren an. So können z. B. die Amplituden von Frequenzen - ggfs. auf zusätzlichen Informationsspuren eines Informationsträgers aufgezeichnet - so moduliert werden, dass sich nach Gleichrichtung der entsprechenden Grösse von stärker oder schwächer werdenden tonfrequenten Signalen Messinstrumente direkt ansteuern lassen.
Eine weitere Möglichkeit ist dadurch gegeben, dass die vom Informationsblock gewonnenen und in dem Endspeicher digital vorliegenden Werte in einem Wandler in analoge Signale umgesetzt und einem Messinstrument zugeführt werden und dass dabei die Zeigerstellung des Messinstrumentes dadurch verändert wird, dass eine Mehrzahl von Informationsblöcken in rascher Folge nacheinander abgefragt wird.
Schliesslich kann entsprechend der Darstellung nach Fig. 18 z. B. ein Binär-Zähler 53 mit einem Teilabschnitt des Endspeichers 21 verknüpft werden. Beim Anstehen entsprechender Signale an dem Eingang 531 und dem Steuereingang 532 des Zählers 53 kann ein Taktsignal des Taktgenerators 54 den Zähler periodisch beeinflussen, so dass der Zählerstand des Zählers 53 steigt oder fällt. Der Zählerstand des Zählers 53 wird einerseits über einen Wandler 55 von digitalen auf analoge Werte umgesetzt und einem Messinstrument 56 zugeführt.
Andererseits vergleicht ein Komparator 56 über einen Eingang 571 den Zählerstand des Zählers 53 mit weiteren aus dem Endspeicher 21 gelieferten, vorgegebenen Informationen und gibt bei Erreichen des jeweils vorgegebenen Zählerstandes des Zählers 53 am Ausgang 572 einen Fortschaltimpuls an die Steuereinheit 16 oder ggfs. ein Signal am Ausgang 573 ab, das den Zähler 53 in vorbestimmter Weise zu beeinflussen vermag, z. B. ein langsameres oder schnelleres Fortschalten oder seinen Stillstand bewirkt.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel einer Ausbildungsanlage eignet sich zur Bedienung durch den Schüler ohne Anwesenheit einer Lehrkraft insbesondere dann, wenn zusätzlich zur Signalisierung der Betriebszustände und zur Wirksamschaltung von Bedienungselementen der Anlage die Aufgabenstellung schriftlich, z. B. in Form eines Lehrbuches, und/oder akustisch, z.B. über Lautsprecher, und/oder optisch, z.B. über ein Datensichtgerät, vorgegeben wird. Beispiele für derartige technische Ergänzungsmöglichkeiten sind ebenfalls aus Fig. 18 ersichtlich. So können vom Casettenrecorder 14 gesprochene Informationen durch die Steuereinheit 16 zu vorbestimmten Zeitpunkten über den Lautsprecher 58 wiedergegeben werden.
Darüberhinaus ist es möglich, an Ausgängen des Endspeichers 21 digital anstehende Signale auf einem Datensichtgerät 59, z.B. in Schriftform anzuzeigen.
anzuzeigen.
Zur Kontrolle der Selbstarbeit des Schülers kann es ferner zweckmässig sein, Anzahl oder Art von Fehlhandlungen zu registrieren, indem alle oder eine vorbestimmte Auswahl der zum Fortschalten des Programms jeweils nicht wirksam geschalteten Bedienungselemente, wenn sie während ihrer Unwirksamkeit bedient werden, über die Tastenstufe 26 und zweckmässig in Verbindung mit einer über eine Verbindungsleitung 60 aus dem Endspeicher 21 gewonnenen Kontrollzahl für den jeweiligen Lernschritt auf eine geeignete Auswerteeinrichtung 61 wirken. Anzahl und/oder Art der Fehler können in einem an die Auswerteeinrichtung 61 angeschlossenen weiteren Informationsspeicher 62, der beispielsweise nur dem Lehrer bzw.
Ausbilder zugänglich ist, gespeichert und/oder über einen Fehlerdrucker 63 mit schriftlicher Belegausgabe an den Schüler ausgegeben werden, aber auch nur durch ein Zählwerk 64 gezählt und ggfs. angezeigt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um eine sehr preiswerte Ausführungsform, die allerdings den Nachteil hat, dass die Datenübermittlung vom Informationsträger verhältnismässig langsam erfolgt.
Bei Verwendung von Informationsträgern mit rascherer Zugriffsmöglichkeit und entsprechenden Abfrageeinrichtungen kann ggfs. auf die Verwendung von Zwischenspeichern verzichtet werden. Darüberhinaus kann die Verwendung derartiger Mittel ermöglichen, auch verzweigte Programme parallel abzurufen oder vorrätig zu halten, mit deren Hilfe die Ausbildungsanlage z. B. auf mögliche charakteristische Fehlhandlungen des Schülers in einer dem Original entsprechenden Weise zu reagieren vermag.
Dies ist bei einer Ausführungsform nach Fig. 18 möglich, indem auf dem Magnetband 7 des Cassettenrecorders 14 mindestens zwei Informationsspuren mit alternativen Aussagen der Informationsblöcke zur Verfügung stehen und in Abhängigkeit von den durch die alternativ zu betätigenden Tasten Tx und Ty jeweils ausgelösten, über die Verbindungsleitung 65 der Steuereinheit 16 zugeführten Signalen die Steuereinheit 16 über die Verbindungsleitung 66 die betreffende Informationsspur ansteuert und die von der ausgewählten Informationsspur abgegriffenen Informationsblöcke - wie zuvor beschrieben - jeweils bis zum Endspeicher 21 leitet.
Die Programmauswahl kann auch dadurch beeinflusst werden, dass die Steuereinheit 16 in Abhängigkeit der von den Tasten Tx oder Ty ausgelösten Signale den Informationsträger bzw. das Magnetband 7 des Cassettenrecorders 14 durch Einbzw. Ausschalten des Antriebes 22 in eine bestimmte, über die Verbindungsleitung 67 kontrollierte Position bringt, sodann einen speziell der gerade vorliegenden Aufgabe zugeordneten Informationsblock abruft und die entsprechenden Informationen an den Anzeigeelementen bzw. Meldelampen 24 signalisiert.
Entsprechend der Darstellung nach Fig. 19 können zur Verarbeitung verzweigter Programme alle Speicherplätze der Anfangs-, Zwischen- und Endspeicher mindestens doppelt vorhanden sein, nämlich Anfangsspeicher 68 und 69, Zwischenspeicher 70 und 71 sowie Endspeicher 72 und 73, und diese können mit alternativen Informationen bzw. Informationsblöcken belegt werden. Mit dem Bedienen einer von mindestens zwei gleichzeitig wirksam geschalteten Tasten, z. B. der Tasten Tx und Ty, werden die zugeordneten Informationen entweder aus dem Endspeicher 72 oder aus dem Endspeicher 73 abgerufen und zu den Anzeigeelementen bzw. Meldelampen 24 geleitet.
There are training systems for operators of a technical system, such as a power plant or track diagram interlocking known, which technical system is assigned a switching device that controls the individual elements of the technical system, a plurality of manually operated operating elements and a plurality of the individual elements of the technical System has associated reporting devices, depending on a process sequence in the technical system or depending on a change in the state of individual elements of this system from a previous state of the technical system or individual elements associated display state to the new state of the technical system or individual Elements assigned to the new display status. Such a training system is described in DT-OS 1 472 315, for example.
In the known training system, function modules are provided for the processes that actually take place, which can be influenced by operating elements such as switches, buttons, controllers and the like. The individual function blocks are linked with one another in such a way that all or almost all operating actions are possible at the control center as in reality, while the display elements show the status of the system. With the known device, a student has the option of making any intervention at the control station at any time, just like on the original or in reality. In this way, a student not only acquires knowledge, but also the necessary skills to control a process at the right time and in the right order through appropriate operating actions, for example at a control room of a power plant.
However, this possibility of carrying out all conceivable interventions as in reality or on the original is bought at the cost of considerable technical and economic effort.
Teaching machines are also known, such as those described in DT-OS 1 910 163, for example, which are suitable for imparting knowledge with relatively little economic effort. With the help of such teaching machines, however, no skills can be imparted that are absolutely necessary for controlling the systems mentioned above.
The present invention is therefore based on the object of improving a training system of the type mentioned at the outset in such a way that it is suitable for imparting the necessary knowledge and skills with significantly less technical and economic effort, in particular all of them corresponding to reality or the original Displays and conditions should be given. To solve this task it is assumed that it is by no means necessary for the student to have the option of making any intervention at the control station at any time.
Rather, in the case of larger and more complicated systems, the student only takes up or acquires the subject matter and skills in small steps and learns the multitude of possible operating states of the system with the associated operating actions one after the other.
This object is achieved according to the invention in a training system of the type defined at the outset in that the training system only has the switching device of the technical system corresponding to the original and that for the purpose of simulating a process sequence or for the purpose of displaying a change in state in the technical system the Signaling devices of the switching device on the basis of information contained on an information carrier and taken from there via suitable evaluation devices then display a process sequence corresponding to the actual process flow or are controlled in a new display state corresponding to the actual display state when certain operating elements are operated or .
have been actuated, which are included in these signaling devices controlling circuits due to further information contained on the information carrier for the purpose of preparing the simulation of a process sequence to be achieved by actuating these operating elements or the change in the display status of the switching device to be achieved.
The inventive measure, with regard to a change in the state of the system, only to activate the control elements to be actuated for a specific exercise (individual) task at the time at which an operation is required, considerable savings in components are advantageously achieved at the same time little space required for the training facility or
achieved the control device for the training system.
Any separate function blocks are not required. The restriction of the large number of theoretically possible different display states of the system, e.g. B.
to only two possible display states, when solving a single task allows the simple storage of these display states in a suitable form on a relatively cheap information carrier.
A particularly simple and inexpensive embodiment of the invention can be created in that a magnetic tape is provided as the information carrier, on which the individual information belonging to an information block is in identical, successive and separable sections, each in the form of a predetermined, embossed or not embossed in a section Frequency are included and that storage means are provided for storing one or more successive information blocks on the magnetic tape, interrogated by means of an interrogation device, which storage means can be connected at least partially for the purpose of activating or activating predetermined operating elements and / or display elements of at least a part of the training system is.
A further embodiment of the invention expediently provides precautions and means which also enable the pupil to display or record incorrect actions or incorrect operation of the training system during a program sequence.
Furthermore, provisions can be made and means can be provided for processing branched programs. Such programs offer more opportunities for learning knowledge and skills than simple, so-called linear programs.
Finally, it is also possible to train a student at least partially or temporarily without a separate training person by z. B. connectable to the memory means for visual and / or acoustic conveying of instructions and the like are provided.
With reference to Figures 1 to 19 of the drawing, an embodiment of the invention with various additional possible devices is explained in more detail in the following, namely when the invention is applied to a table of a track diagram switchboard that is customary in railway signaling technology.
Show it
1 shows a section of a table of a track diagram signal box showing a track section,
FIGS. 2 to 5 show the detail according to FIG. 1 in different operating states,
6 to 9 information blocks arranged on an information carrier, each with the same number of individual items of information, with one of the information blocks according to FIGS. 6 to 9 being assigned to a specific operating state of the track section according to FIG. 1 shown in FIGS. 2 to 5 ,
10 shows the arrangement of the information blocks containing the individual information on a magnetic tape;
11 shows the arrangement of the individual items of information in an information block and their separation from one another on a magnetic tape,
Fig.
12 a schematic representation of a control device which controls the training system - in the present case the operating and display elements of the position table of a track diagram interlocking, which is modeled on the original, and consists of information carrier, interrogation device and evaluation device,
13 shows further useful details of a control device according to FIG. 12,
14 shows further useful details of a control device according to FIGS. 12 and 13,
15 shows a data selector which can advantageously be used in larger training systems,
16 schematically shows the connection of two data selectors with an evaluation device or storage means associated with an evaluation device,
FIG. 17 shows a modified or expanded application of data selectors compared to the representation according to FIG. 16,
Fig.
18 a schematic representation of a circuit arrangement for achieving increasing or decreasing analog values on display instruments or the like and with means for displaying and / or recording incorrect operation of the training system and with the possibility of processing branched programs and
19 shows, in a schematic representation, a circuit arrangement for processing branched programs, which is modified compared to the circuit arrangement according to FIG. 18.
Fig. 1 shows a track section, generally designated 1, from a table of a track diagram interlocking or from a table for a corresponding training system. The track section 1 consists of several operating or display springs 2 arranged one after the other and actually assigned to the corresponding track sections.
Fields 2 show the course 3 of a track. Furthermore, the fields show the location of various signals 4. In the course 3 of the track mentioned, in the representation of the signals 4 and other locations of the fields 2, cutouts 5 are provided in which or behind which incandescent lamps La 1 to La 26 are arranged. Furthermore, buttons T1 and T2 are provided in the fields 2 containing the representation of the signals 4 in the course 3 of the mentioned track. The incandescent lamps La 1 to La 26 located in the cutouts 5 emit light with the color indicated in the drawing behind the incandescent lamp in question when switched on. In the present case, the operating status or the operating sequence is thus only indicated by display or signal lamps.
The function of the training system according to the invention is explained in more detail below with the aid of the illustration according to FIG.
A practical task for a student should be as follows: A train is approaching the entry signal A showing 'Halt'.
Set signal A for the train to 'Run' by simultaneously pressing buttons T1 and T2 and observe the course of the train journey.
The process that takes place in practice can be divided into four sub-sections (learning steps).
1. Train approaches signal A, which shows 'Halt'. The buttons T1 and T2 must be active to continue the learning program.
2. When the buttons T1 and T2 are operated, the signal A shows 'drive'.
3. When the train passes signal A, it shows 'Halt' again.
4. The train has cleared the section before signal A and is now in front of signal N.
The illumination of the individual sections 5 of the fields 2 is indicated with the help of the designations entered in FIGS. 2 to 5 for some of the incandescent lamps La 1-26, the representations according to FIGS. up to 4 mentioned learning steps resp.
Correspond to subsections.
The task of simulating the operational sequence according to learning steps 1 to 2 is solved as follows:
A storage space is provided on an information carrier for each of the incandescent lamps and buttons in the table. The memory locations each contain information about the desired status of the relevant signal lamp or the effectiveness or ineffectiveness of the relevant button. In FIGS. 6 to 9, the storage locations provided on any information carrier are represented by fields 6 arranged next to one another. The fields 6 each contain individual items of information, with a + shown in a field meaning that the lamp La or button T assigned to this field or this item of information is switched on or activated.
In the present case, 28 storage spaces are required on the information carrier for a complete representation of reality, namely 26 storage spaces for incandescent lamps La and two storage spaces for keys T. The total number of 28 storage spaces in this case includes all the individual information that belongs to an information block. Such an information block accordingly contains the information relating to a section or
characteristic state of the table belonging to a learning step of an exercise. For the entire course of the exercise according to learning steps 1 to 4.
Therefore, four information blocks corresponding to the representations according to FIGS. 6 to 9 are required. These information blocks are expediently arranged one after the other on a magnetic tape serving as an information carrier (see FIGS. 10 and 11).
In the exemplary embodiment of the training system described here, the information content of the individual storage locations - either yes or no - is determined by the fact that in each case a sound frequency is recorded (+) or not (see FIG. 10). To delimit (position) the individual memory locations from one another, a different frequency, which differs from the first-mentioned frequency, is recorded between successive memory locations (see FIG. 11). With the help of this process, the program can be played back and the training system can be controlled using inexpensive magnetic tape cassette recorders.
The principle of the reproduction of the information blocks with control of the lamps La and keys T can be seen from FIG. The tone sequence coming from the magnetic tape 7 is recorded via a playback head 8, converted in the converter 9 to digital signals with the information content yes or no and transferred to a memory (shift register) which has a storage space for each lamp and key according to the information block on the information carrier holds up. Although it is possible to control the lamps La and the keys T directly from the memory 10, due to the number of information to be transmitted and the time required for this, it is advisable to provide further memories 11 and 12 and to switch them in this way that an information block written in the first memory 10 is automatically transmitted to the end memory 12.
In this way, one of three consecutive information blocks can be available on request in the memories 10, 11 and 12.
The reading of information from the magnetic tape is interrupted (motor drive is switched off) when the memory 10 is occupied by information, and is automatically continued when the memory 10 has become free again by continuing the program.
Depending on the programming, an additional module 13 activates the keys T, which are respectively predetermined for progressing the program, and sends a signal via a connecting line 65 to accept a further information block in the final memory 12. Except for the memory locations provided in the present example, it is useful further memory locations can be provided which contain information on the expiry of which predeterminable time the program is to be automatically updated.
An overview showing further details of the individual assemblies of the control device for the training system and their basic link in a possible embodiment of the training system - z. B.
using integrated circuits - gives Fig. 13.
From a (magnetic tape) cassette recorder 14 which can be remotely controlled in its essential functions, the audio frequency signals are passed to selective switching stages 15 and converted into digital information there. Via a control unit 16, the data are serially stored in an initial memory 17 - e.g. B. a shift register - written and when the relevant information block is completely written - transmitted from there via a plurality of connecting lines 18 parallel to the buffer 19 and finally via connecting lines 20 to the final memory 21.
The control unit 16 switches off the drive 22 of the cassette recorder 14 after the memories 17, 19 and 21 have been filled.
Three assemblies are connected to the final memory 21, namely the amplifier stage 23, which amplifies the signals present in the memory 21 so that - if necessary -
can be controlled with the interposition of relay signal lamps 24, with a possibly required flashing voltage can be fed in via a clock generator 25, secondly the key stage 26, with which the operating elements T to be activated for the solution of an individual task and thus for the progression of the program with the aid of a plurality of information supplied by the information block directly or via a decoding stage and which sends a signal to the control unit 16 via a connecting line 65 to accept a further information block in the memory 21, and thirdly if necessary.
a time stage 27 in which, depending on certain individual items of information in an information block, an automatic timer can be started which outputs a pulse to the control unit 16 at the preprogrammed time, with which the information in the buffer 19 is transferred to the final memory 21. This time-dependent progression of the program is particularly necessary if, after the program sequence has been triggered by the student in accordance with the correct operation of operating elements, there is not only a one-time transfer of information from the buffer 19 to the final memory 21, but a sequence of several information blocks is to be called up one after the other in order to to implement predetermined, successive changes in the states of the display elements.
The auxiliary unit 28 is required in order to implement additional control functions, e.g. B. start / stop, slow motion and the like.
The possibility of a practical embodiment, initially described in principle, is explained further below with the aid of an even more detailed block diagram according to FIG.
According to FIG. 14, the information obtained as audio-frequency signals from the magnetic tape 7 as shown in FIG. 11 is fed to the selective switching stages 29, 30 and 31, which respond only to certain frequencies and the audio-frequency signal corresponding to the tuning has an output pulse at one of the outputs 291 , 301 or 311 deliver.
For example, the selective switching stage 30 responds to a frequency of 1970 Hz; an information frequency of 1970 Hz tapped from a memory location of the information block supplies a digital signal at output 301 of switching stage 30, which is written into collecting stage 32 via set input 321 and is therefore also available at output 322 of collecting stage 32. This output is connected to the input 171 of the initial memory 17. A clock frequency following the information frequency with z. B.
1610 Hz is passed by the selective switching stage 29 after conversion into a digital signal to the pulse converter stage 33, which emits two output signals offset in time for the single incoming signal at the outputs 331 and 332, first at the output 332 and then at the output 331. The output signal appearing at output 332 provides the clock required to operate the shift register 17, with which the information pending at input 171 of the initial memory 17 is taken into the memory, or the information already contained therein is moved by one memory location in a known manner.
With the output signal at output 331, the Auffangstu fe 32 is brought into the basic position via the reset input 323 and is thus ready to receive the information obtained from the next storage location on the magnetic tape. To this
An information block can be written into the initial memory 17 step by step.
The last signal of an information block is the final frequency - e.g. B. 2400 Hz - via the selective switching stage 31 in the initial memory 17 belonging to the busy message memory 34 written. It is thus registered that the
Initial memory 17 is occupied with an information block.
The busy message memory 34 delivers in this state
Signal at output 341, which stops the further flow of information from the cassette recorder 14, - Drive 22 is switched off; In addition, a signal is accordingly present at the input 351 of the pulse stage 35 via the output 342.
If the buffer 19 is free to receive an information block, a corresponding signal is sent from the associated occupancy message memory 36 via the output 361 to the input 352 of the pulse stage 35. The signals pending simultaneously at the inputs 351 and 352 of the pulse stage 35 are released at the outputs 353, 354 and 355 follow-up signals, the signal appearing at output 353 being based on the
Input 191 of the buffer 19 is given and thus causes the transfer of the individual information from the initial memory 17 to the buffer 19, furthermore that which appears at the output 354 and is sent to the input 362 of the
Occupied message memory 36 causes the output signal,
that in
Occupied message memory 36, the buffer 19 is registered as occupied and finally the signal appearing at the output 355 and sent to the input 343 of the busy message memory 34 causes the associated initial memory 17 to be registered as free in the busy message memory 34. The free reporting of the busy reporting memory 34 causes the drive 22 of the cassette recorder 14 to be switched on again, so that another in the initial memory 17
Information block is written, while on the other hand the pulse stage 37, the transfer of the information block from the buffer 19 in the final memory 21 under the
The precondition has the effect that there, similar to the description of the initial memory 17 and buffer 19, the vacancy of the final memory 21 is signaled.
For this purpose, the end memory 21 is assigned an occupancy signal memory 38 with an output 381 and an input 382 which is connected to an input 374 and an output 375 of the pulse stage 37, respectively. The output 371 and the input 373 of the pulse stage 37 are connected to the input 363 of the occupancy signal memory 36 and its output 364. At input 211 of the final memory
21 is the output 372 of the pulse stage 37.
In the manner described above, three successive blocks of information are fetched from the magnetic tape and written into the memories 17, 19 and 21. The information pending in the memory 21 of the information block first called up cause the corresponding illumination of the associated signal lamps, with the occupied message memory 38 belonging to the final memory 21 being in the occupied state.
In order to continue the program, it is necessary to bring the occupancy signal memory 38 to the free position via the inputs 383 to 385. In the event of a fault, this can be done, for example, via an auxiliary unit 39 with an associated operating element 391. As a rule, however, these signals are taken from the key stage 40, in which the linking of the various operating elements, collectively referred to as 401, with the signals in the final memory 21 is carried out in such a way that the training system after manual actuation of the for the solution of the exercise in question or the corresponding learning step correct operating elements - and only this - reacts as intended. The timer 41 is used in a manner similar to the timer 27 to advance the program.
Such timers are known in different embodiments; they can be influenced by individual pieces of information in an information block and, at predetermined times, emit pulses to advance the program. It is also possible that potentiometer positions - or z. B. also positions of valves - can be simulated by step switches with several contacts or other switching means that are able to act on the sequence of the program via the button step 40.
In the embodiment according to FIG. 14, additional electrical interlocks between the busy message stores 34, 36 and 38 and the pulse stages 35 and 37 can be provided. This prevents two pieces of information with opposite statements from being present at the inputs of an occupancy signal memory at the same time and a bistable multivibrator therefore getting into a state that cannot be predetermined.
The embodiment shown in Fig. 1 to 12 is limited to the use of only two buttons and several operating elements. In practice, however, is usually - z. B. in the case of a control table of a track diagram interlocking - a much larger number of buttons and controls are provided. In order to get along with the smallest possible number of storage spaces for each information block with practically any programmability of the training system, z. B. advantageously so-called data selectors (multiplexers) are used.
Such a data selector is shown schematically in FIG.
The data selector 42 according to Ring. 15 has inputs E 0 to E 15 as well as data selection inputs A, B, C and D. The data selector 42 is also characterized by a so-called strobe input S and an output Q. With the help of the data selection inputs A to D, one or more of the inputs E 0 to E 15 can be preselected in such a way that a signal pending at one of the inputs E 0 to E 15 is dependent on the respective status of the data selection inputs A to D is switched through to output Q, provided that the strobe input S enables the data flow.
If a training system is operated predominantly with individual buttons or individual switches, a combination such that several data selectors with their
Data selection inputs are switched in parallel. Such a circuit arrangement is shown schematically in FIG.
For the inputs A to D and for the strobe inputs S of the data selectors 43 and 44 shown in FIG. 16, in the information block and thus z. B. special storage locations 216, 217, 218 and 219 held ready in the final memory 21.
Corresponding to the coding of an information block with regard to the data selection inputs A to D and with regard to the strobe inputs S, one of several keys T 0 to T 15 can be activated, with the actuation of which then a signal z via the corresponding output Q of the data selector 43 or 44 . B. can be given to the input 383 of the busy message memory 38 according to FIG. 14, which causes the program to continue (drive 22 is switched on).
In another practical embodiment of a training system in which predominantly a combination of two buttons is to be operated simultaneously - z. B. with track signal boxes - and with what the progression of the program is effected, the use of data selectors can also be advantageous, in which according to the representation according to Fig.
17 two groups I and II of data selectors are provided, of which the data selectors 45 to 47 belong to group I and the data selectors 48 to 50 belong to group II and in which the following connections are connected in parallel:
The data selection inputs A, B, C, D within group I; the data selection inputs A, B, C, D within group II; the inputs E 0 to E 15 of the data selectors 45 and 48; the inputs E 0 to E 15 of the data selectors 46 and 49; the inputs E 0 to E 15 of the data selectors 45 to 47 and the outputs Q of the data selectors 48 to 50.
In the present case, one of the operating elements T (A 0) to T (A 15), T (B 0) to T (B 15) and T (C 0) to T ( C 15) assigned.
The activation of any desired, preprogrammed combination of two operating elements T to be operated simultaneously is possible as follows with the circuit arrangement shown schematically in FIG.
it should be necessary to press the buttons T (A 15) and T (B 2) at the same time to correctly solve an exercise or a part of it and thus also to advance the program. For this purpose, z. B. an end memory 51 influences the strobe inputs S of the data selectors 45 to 50 in such a way that pressing one key sends a signal to an output Q of group I, and pressing the other key sends a signal to an output Q of group I of the data selectors 45 to 50 causes. This means that the strobe input S of the data selector 45 and the strobe input S of the data selector 49 are activated.
The respective associated individual information or the respectively associated storage space in the information block or in the end memory 51 are marked with an x or an o.
In addition, according to the information in the information block or
the information contained in the final memory 51, the key T (A 15) and the key T (B 2) are activated. With the simultaneous operation of these two keys, the signals of the outputs Q of the relevant data selectors of the groups I and II are present at the inputs 521 and 522 of the pulse shaper 52, which - if necessary. By timing elements of the groups I and II, which - if necessary. stretched by timing elements - linked and now as a single output signal z. B. to the input 383 of the occupancy message memory 38 according to FIG.
In order to ensure that the means used can be freely programmed and that they are optimally utilized, other circuit techniques are conceivable in addition to the techniques shown in FIGS. 15 to 17, so that the invention is in no way restricted to the use of the circuit technique explained and shown here.
The embodiment described above mainly deals with the processing and signaling of digital values. In other training systems, however, it may be necessary to also use analog values, e.g. B. to display measured values with increasing or decreasing parameters on instruments and to advance the program automatically or after actuating control elements according to the displayed values. There are several known methods that can be used for this purpose. So z. B. the amplitudes of frequencies - possibly recorded on additional information tracks of an information carrier - are modulated in such a way that, after rectifying the corresponding magnitude of stronger or weaker audio-frequency signals, measuring instruments can be controlled directly.
Another possibility is that the values obtained from the information block and digitally present in the final memory are converted into analog signals in a converter and fed to a measuring instrument and that the pointer position of the measuring instrument is changed by a plurality of information blocks in quick succession is queried one after the other.
Finally, according to the illustration according to FIG. B. a binary counter 53 can be linked to a section of the final memory 21. When corresponding signals are present at the input 531 and the control input 532 of the counter 53, a clock signal from the clock generator 54 can periodically influence the counter, so that the counter reading of the counter 53 rises or falls. The count of the counter 53 is converted from digital to analog values via a converter 55 and fed to a measuring instrument 56.
On the other hand, a comparator 56 compares the counter reading of the counter 53 via an input 571 with further, predetermined information supplied from the final memory 21 and, when the respective predetermined counter reading of the counter 53 is reached at the output 572, sends an incremental pulse to the control unit 16 or, if necessary, a signal on Output 573 from which is able to influence the counter 53 in a predetermined manner, e.g. B. causes a slower or faster switching or its standstill.
The described embodiment of a training system is suitable for operation by the student without the presence of a teacher, in particular when the task in writing, in addition to signaling the operating states and activating control elements of the system, z. In the form of a textbook, and / or acoustically, e.g. via loudspeaker, and / or optically, e.g. is specified via a data display device. Examples of such additional technical options can also be seen from FIG. Information spoken by the cassette recorder 14 can thus be reproduced by the control unit 16 at predetermined times via the loudspeaker 58.
Furthermore, it is possible to display digital signals present at the outputs of the final memory 21 on a data display device 59, e.g. in writing.
to display.
To control the self-work of the student, it can also be useful to register the number or type of incorrect actions by all or a predetermined selection of the operating elements that are not activated to continue the program, if they are operated while they are ineffective, via the button level 26 and expediently act on a suitable evaluation device 61 for the respective learning step in conjunction with a control number obtained from the final memory 21 via a connecting line 60. The number and / or type of errors can be stored in a further information memory 62 connected to the evaluation device 61 which, for example, is only available to the teacher or
Instructor is accessible, stored and / or output via an error printer 63 with written document output to the student, but also only counted by a counter 64 and possibly displayed.
The embodiment of the invention described above is a very inexpensive embodiment which, however, has the disadvantage that the data transmission from the information carrier takes place relatively slowly.
When using information carriers with quicker access and corresponding interrogation devices, it may be possible to dispense with the use of intermediate stores. In addition, the use of such funds can make it possible to call up branched programs in parallel or to keep them in stock, with the help of which the training system z. B. is able to react to possible characteristic mistakes of the student in a manner corresponding to the original.
This is possible in an embodiment according to FIG. 18 in that at least two information tracks with alternative statements of the information blocks are available on the magnetic tape 7 of the cassette recorder 14 and via the connecting line depending on the keys Tx and Ty to be actuated alternatively 65 of the signals fed to the control unit 16, the control unit 16 controls the relevant information track via the connecting line 66 and routes the information blocks tapped from the selected information track - as described above - to the end memory 21.
The program selection can also be influenced by the fact that the control unit 16, depending on the signals triggered by the buttons Tx or Ty, the information carrier or the magnetic tape 7 of the cassette recorder 14 by Einzw. Switching off the drive 22 brings it into a certain position controlled via the connecting line 67, then calls up an information block assigned specifically to the task at hand and signals the corresponding information on the display elements or signal lamps 24.
According to the illustration according to FIG. 19, all storage locations of the start, intermediate and end memories can be present at least twice for processing branched programs, namely start memories 68 and 69, intermediate memories 70 and 71 and end memories 72 and 73, and these can be filled with alternative information or Information blocks are occupied. By operating one of at least two simultaneously activated buttons, e.g. B. the keys Tx and Ty, the associated information is either retrieved from the final memory 72 or from the final memory 73 and sent to the display elements or indicator lamps 24.