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Elektrische Recheneinrichtung.
Es sind zahlreiche Konstruktionen von Recheneinrichtungen bekannt, die den Zweck haben, Rechenoperationen maschinell zu erledigen. Einer grossen Zahl der bekannten Maschinen haftet der Nachteil an, dass der Betrieb mit mehr oder minder grossem Geräusch verbunden ist. Ferner besitzen die meisten Maschinen der bekannten Art äusserlich bewegliche Teile bzw. eine erhebliche Anzahl von Schalteinrichtungen mit Gelenkhebeln usw., wodurch die Herstellung und der Betrieb erschwert werden.
Es sind auch elektrische Rechenmaschinen bekannt, die dem Bestreben nach geräuchlosem Betrieb Rechnung tragen, allerdings ist der Aufbau dieser Rechenmaschinen verwickelt. So sind Rechenmaschinen bekannt, bei denen für jede gesuchte Ziffer ein besonderer Stromkreis vorgesehen ist, welcher seinerseits auf Relaisgruppen arbeitet. Sowohl die Vielzahl der Stromkreise als auch die Vielzahl der Relais machen den Aufbau einer solchen Recheneinrichtung umständlich und verwickelt, d. h. auch entsprechend kostspielig. Die verhältnismässig grosse Zahl von Kontakten ist für die Betriebssicherheit abträglich.
Bei einer weiteren bekannten Einrichtung erfolgt das Ablesen des Endresultates nur von einem einzigen Instrument. Das hat zur Folge, dass das Rechenergebnis, sofern mehrere Ziffernstellen in Betracht kommen, nicht mit der wünschenswerten Genauigkeit festgestellt werden kann.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine elektrisch arbeitende, geräuschlose, zur Vornahme von Rechenoperationen und ähnlichen Vorgängen bestimmte Einrichtung zu schaffen, die, einmal ausserordentlich einfach im Aufbau, sich durch grosse Betriebssicherheit auszeichnet und die Feststellung des Endresultates mit grosser Genauigkeit ermöglicht, sei es in unmittelbarem Zusammenhang mit der Einrichtung selbst als auch fernwirkend. Bei der Durchführung des Rechnens sind erfindungsgemäss ganz neue Wege beschritten worden, die eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit der Einrichtung selbst begründen.
Das Erfindungsprinzip besteht darin, dass für jede Ziffer des Endergebnisses zwei sich entsprechend einstellende Geräte, z. B. Strommesser, vorgesehen sind und dass das eine Gerät als Empfänger von Stromwerten dient, die einerseits entsprechend der eingeführten Zahlengrösse von der Einstellvorrichtung, anderseits vom zweiten Gerät entsprechend dessen Einstellung kommen, und dieses erste Gerät nach erfolgter Einstellung einen entsprechenden Stromwert unter Eigensperrung an das inzwischen freigegebene Gerät weitergibt, das selbst wieder einen Stromwert entsprechend der inzwischen erfolgten Einstellung unter Eigensperrung und Unwirksammachung der Einstellvorrichtung an das inzwischen freigegebene Gerät zurückleitet.
In Ausführung der Erfindung ist eines der Messgeräte als wattmetrisches Instrument ausgebildet, dessen einer Spule Stromwerte in der vorstehend gekennzeichneten Weise und dessen anderer Spule Stromwerte entsprechend einer in einer zweiten Einstellvorriehtung eingestellten Zahlengrösse zugeführt werden.
Die Stromwerte werden erfindungsgemäss mittels Lichtimpulse erzeugt, die durch Lochscheiben hervorgerufen werden.
In weiterer Ausführung der Erfindung ist eines der Geräte so ausgebildet, dass nur die Stromwerte, die den Einern einer in der betreffenden Stelle entstehenden zweiziffrigen Zahl entsprechen,
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zu den Geräten dieser Stelle geleitet werden, während die Stromwerte, die den Zehnern entsprechen, zu den Geräten der zunächst höheren Wertstelle geleitet werden.
In welcher Weise sich das vorstehend angedeutete Erfindungsprinzip vorteilhaft auswirkt, ergibt sich im einzelnen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen wiedergegeben ist.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung. Bevor die Fig. 1 im einzelnen erläutert wird, sei bemerkt, dass die Übertragung der Zahlenwerte beispielsweise von einer Zahlentaste auf die Einstellgeräte und die Übertragung von Einstellgeräten untereinander auf die verschiedensten Weisen erfolgen kann. So lassen sich kontinuierliche Gleichströme, nieder-, mittel-oder hochfrequente Wechselströme, thermor-oder photoelektrische Ströme usw. verwenden. Auch die Übertragungs-
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9+6 = 15, so ergibt sich gemäss Fig. 1 folgendes :
Mittels einer Taste a wird der Wert,, 9" in Form eines Gleichstromes bestimmter Stärke auf das
Instrument e übertragen.
Das Instrument c wird nun in seiner Ausschlagstellung mittels eines Fall- bügels festgehalten und gibt nun seinerseits über Kontakte den Wert,, 9" beispielsweise wieder in Form irgendeines elektrischen Stromes an das Instrument d weiter. Das Instrument d wird nun in seiner Aus- schlagstellung, die dem Wert,, 9" entspricht, festgehalten, z. B. durch einen Fallbügel, während das
Instrument c freigegeben wird. Das Instrument d gibt nun seinerseits wieder den Wert,, 9" beispiels- weise in Form eines elektrischen Stromes über e an das Instrument c.
Inzwischen wurde die Taste a wieder in die Ruhestellung zurückgebracht. Vermittels einer Taste b wird nun der Wert,, 6" wie oben an das Instrument c weitergegeben. Da nun gleichzeitig über e der Wert,, 9" an c weitergegeben wird, schlägt das Instrument c auf die Summe der Werte,, 9" und,, 6" aus, d. h. auf,, 15". c wird mittels einer geeigneten Haltevorrichtung, einem Fallbügel, magnetischer Kupplung od. dgL in der Ausschlag- stellung festgehalten und d freigegeben. Über eine Kontakteinrichtung, welche infolge der Schaltung der Kontakte untereinander nur die Einerziffer weitergibt, wird das Instrument d auf den Wert,, 5" ausschlagen.
Gleichzeitig wird durch eine weitere Kontaktvorrichtung des Instrumentes c, welche infolge der Schaltung der Kontakte untereinander nur die Zehnerziffer weitergibt, der Wert 1" über t an das dem Instrument c entsprechende Instrument Cl der nächst höheren Wertstelle des Endresultates weitergegeben, welches nun seinerseits diesen Wert"1", genau wie oben beschrieben, schliesslich an das
Instrument dl weitergibt. Das Instrument dl zeigt also den Wert,, 1" an und das Instrument d den Wert,, 5". Beide Instrumente werden in ihrer Ausschlagstellung festgehalten. Bei zweckmässiger An- ordnung dieser Instrumente kann nun das Endresultat,, 15" unmittelbar abgelesen werden.
Wie hier die Addition zweier Zahlen gezeigt wurde, deren Endresultat zweiziffrig ist, können auch beliebig vielziffrige Zahlen addiert werden. Ebenso können fortlaufend beliebig viele Zahlen addiert werden. Zur Übertragung der Zehnerziffer kann auch das Instrument d verwendet werden, wie auch die Übertragungseinrichtungen mit den verschiedensten bekannten Mitteln arbeiten können.
Der Erfindungsgegenstand soll nun an einem Beispiel erläutert werden, wobei die schematische
Zeichnung gemäss den Fig. 2, 3 und 4 als Grundlage dient. Diese Zeichnung hat für ein dreiziffriges
Endergebnis Gültigkeit und kann auf jede beliebige Ziffernzahl des Endergebnisses erweitert werden.
Zur Bestätigung der Instrumente werden Gleichstromimpulse benutzt. An Übertragungseinrichtungen sind photoelektrische Einrichtungen, bestehend aus einer Lichtquelle, einer Photozelle mit allem
Zubehör und galvanischen Verbindungen der entsprechenden Geräte sowie Spiegel-und sonstigen optischen Zubehörteilen zur Lenkung der Lichtstrahlen vorgesehen. Weiterhin sind, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, Lochscheiben mit einem nichtgezeichneten Antriebsmotor zur Erzeugung der Lichtimpulse und verschiedene Stromquellen vorhanden.
Als Lochscheibe kann eine beliebig geformte Scheibe verwendet werden, welche mit Loch- kreisen s entsprechend Fig. 3 oder 4 versehen ist, bei denen die Anzahl der Locher der Lochkreise den zu übertragenden Ziffern proportional ist. Es sind auch noch andere Ausführungsarten möglich.
Angenommen, es sollen die Summanden
9 und 6 addiert werden.
Durch Niederdrücken einer Taste a, die zu dem Wert,, 9" gehört, wird eine Lichtquelle i vor eine in gleichmässige Umdrehung versetzte Lochscheibe k derart geschoben, dass ein Lichtstrahl durch die Löcher des Lochkreises @9" fällt, wodurch Lichtimpulse entstehen, deren Frequenz dem Wert"9" entspricht.
Eine Photozelle (Fig. 2) I formt diese Lichtimpulse in Stromimpulse an, welche eventuell über eine Verstärkereinrichtung auf das Instrument c gegeben werden. Das Instrument c schlägt nun bei richtiger Eichung auf den Wert 9"aus, u. zw. infolge der entsprechend Fig. 5, a und b auf das In-
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strument intermittierend einwirkenden Stromstösse je gleicher Grösse. Die Grösse des Ausschlages ergibt sich aus dem arithmetischen Mittel 4 der in der Zeiteinheit ankommenden Stromstoss 5. Wird eine Verstärkereinrichtung angewendet, so ergibt sich ein Diagramm gemäss Fig. 6.
Die gekreuzt schraffierten Felder deuten die von der Photozelle abgegebenen Stromimpulse an, während durch die Verstärkereinrichtung sich Felder ergeben, die sich aus den gekreuzt schraffierten Teilen und den einfach schraffierten Teilen zusammensetzen.
Das Instrument c wird durch eine geeignete Halteeinrichtung, einen Fallbügel od. dgl., in seiner Ausschlagstellung festgehalten ; c besitzt beispielsweise einen Schirm, welcher eine Öffnung m hat (Fig. 2), die den Lichtstrahl einer Lichtquelle o als Folge der Ausschlagstellung von c auf den Loch- kreis"911 der Lochscheibe 1) lenkt, wodurch Lichtimpulse entstehen, deren Frequenz dem Wert"9" entspricht. Eine Photozelle q formt diese Lichtimpulse in Stromimpulse um, welche eventuell über eine Verstärkereinrichtung auf das Instrument d gegeben werden. d schlägt nun bei richtiger Eichung auf den Wert,, 9" aus. Jetzt wird d durch eine geeignete Halteeinrichtung in der Aussehlagstellung durch einen Fallbügel festgehalten und das Instrument c freigegeben.
Den richtigen Zeitpunkt des Festhaltens und Loslassens der Instrumente c und d kann man durch irgendein bekanntes Zeitrelais festlegen, da die Einschwingzeit der Instrumente eine feststehende Grösse ist. Die Taste a kann jetzt wieder in ihre Ruhestellung zurückkehren. Das Instrument d (Fig. 2) gibt nun seinerseits den Wert"9" genau wie oben vermittels der Lichtquelle r, Öffnung g, Lochscheibe s und Photozelle t über e an das Instrument c. Beispielsweise tragen die Instrumente c und d auf ihren Achsen je einen Zahnkranz 6 und 7 (s. Fig. 7). In die Zahnlücken dieser Zahnkränze greifen nun, um den gemeinsamen festen Drehpunkt 8 drehbar die beiden Fallbügel 9 und 10, von denen jeder für sich beweglich ist.
Die Bügel werden durch eine Druckfeder 11 auseinandergespreizt und in die Zahnlücken der Zahnkränze 6 und 7 gedrückt, wodurch die zugehörigen Instrumente c und d festgehalten-werden. Ein Zeitrelais 12, dessen Laufzeit entsprechend der Einschwingzeit der Instrumente einreguliert ist, betätigt eine Gabel 13, welche bei 14 gelenkig mit dem Zeitrelais 12 verbunden und um den festen Drehpunkt 15 schwenkbar ist. Steht in Fig. 7 die Gabel 13 senkrecht, so kommen beide Fallbügel 9 und 10 zum Eingriff in die Zahnlücken der Zahnkränze 6 und 7. Wird die Gabel 13 durch das Zeitrelais 12 in Richtung zum Relais hingezogen, so wird der Fallbügel 9 vom Zahnkranz 6 abgehoben und das Instrument c kann sich frei drehen, während das Instrument d weiterhin festgehalten wird.
Wird die Gabel 13 durch das Zeitrelais 12 in Richtung vom Zeitrelais weggedrückt, so wird der Fallbügel. ? vom Zahnkranz 7 abgehoben und das Instrument d kann sich frei drehen, während das Instrument c weiterhin festgehalten wird. Da die Gabel 13, um von der einen Endstellung in die andere zu gelangen, auch in die senkrechte Mittelstellung kommt, in welcher beide Instrumente festgehalten werden, ergibt sich hieraus, dass stets das eine Instrument festgehalten ist, ehe das andere Instrument losgelassen wird, d. h. es können sich nie beide Instrumente gleichzeitig frei drehen.
Nun wird der zweite Summand,, 6" addiert. Die Taste b. (Fig. 2), welche dem Wert,, 6" ent- spricht, bringt die Lichtquelle i vor die Lochreihe"6"der Lochscheibe k, so dass, wie oben, Lichtimpulse, deren Frequenz dem Wert,, 6" entspricht, auf die Photozelle l fallen, welche sie in Stromimpulse um- formt und an das Instrument c weitergibt.
Gleichzeitig kommen aber über e Stromimpulse des Wertes,, 9" an das Instrument c. Es wird also das Instrument c auf die Summe der Stromimpulse ansprechen (zweckmässige Anordnung der Löcher innerhalb der Lochkreise vorausgesetzt oder Speieherung der Impulse) und auf den Wert,, 15" ausschlagen. Eine zweckmässige Anordnung der Löcher innerhalb der Lochkreise ist in Fig. 8 angedeutet. Danach überdecken sich die Zentriwinkel a, welche je ein Loch einschliessen, bei sämtlichen Löchern aller Zahnreihen an keiner Stelle gegenseitig. Naturgemäss sind auch andere Ausführungen denkbar, in Fig. 8 soll nur eine dieser Möglichkeiten angedeutet werden.
Eine weitere Ausführungsart lässt sich durch Speicherung der Impulse erreichen, wiederum mit dem Ergebnis, dass das Instrument c auf die Summe der Stromimpulse anspricht. c wird nun wieder wie oben in der Aussehlagstellung festgehalten und d freigegeben. Durch eine Öffnung, m, welche die Einer (beispielsweise die 8 einer Zahl 28) der in der betreffenden Stelle gebildeten zweiziffrigen Zahl weitergibt, (für jede Dekade der entsprechenden Zahl ist demnach eine Öffnung erforderlich, da z.
B. im Falle der Multiplikation in jeder Stelle Teilprodukte bis zu einer Höhe von 81 gebildet werden können und entsprechende Einstellungen der Instrumente veranlasst werden), wird der Wert,, 5" vermittels der Lichtquelle c über die Lochscheibe p und Photozelle q an das Instrument il gegeben, welches auf den Wert,, 5" ausschlägt. Gleichzeitig wird durch eine Offnung n des Instrumentes c, welche nur die Zehnerstellen weitergibt, wie oben vermittels der Lochscheibe u, Photozelle v über t der Wert,, 1" an das Instrument Cl weitergegeben. Zur Erläuterung dient die Fig. 9, die beispielsweise einen die Lichtquelle umgebenden Zylindermantel in schaubildlicher Ansicht und in Draufsicht erkennen lässt.
Danach ist auf der Achse des Instrumentes (beispielsweise des Instru- mentes c) ein Zylinder 16. angebracht. In dem Zylinder ist für jede Dekade (z. B. 10-19, 20-29 usw. ) ein Loch m vorgesehen, welches die Einer der zugehörigen, an der betreffenden Stelle entstehenden zwei- zifferigen Zahl beispielsweise die 7 einer Zahl 27) weitergibt, indem der durch das Loch fallende Lichtstrahl der Lichtquelle o entsprechend dem Ausschlag des zugehörigen Instrumentes und damit auch des Zylinders, auf den entsprechenden Lochkreis der dazugehörigen Lochscheibe lenkt.
Die Einerziffer der Dekade
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den Wert"1"an das Instrument d, weiter, welches seinerseits nur auf,, 1" ausschlägt. Die Instrumente dl und d werden mittels einer Halteeinrichtung festgehalten, während Cl und o freigegeben werden. Bei zweckmässiger Anordnung von dl und d kann nunmehr das Endresultat,, 15" abgelesen werden.
Die Übertragung der Zehnerziffern kann auch vom Instrument d aus erfolgen. In diesem Falle würde man dann zweckmässig die Übertragung der einzelnen Werte von c nach d vermittels einer magnetischen Kupplung oder durch eine Kreuzspulenmethode vornehmen oder das Instrument c wird als Fallbügelinstrument ausgebildet und gibt über Kontakte die Werte an d weiter usw.
Genau so wie die Addition einziffriger Zahlen beschrieben wurde, erfolgt auch die Addition mehrziffriger Zahlen, wobei die Instrumente e, Cl'C2... alle gleichzeitig ansprechen.
Die Subtraktion erfolgt in der gleichen Weise wie bisher beschrieben, nur mit dem Unterschied, dass beispielsweise die Photozellen 1, ... und v, Vs... ihre Ströme (bzw. die der Verstärkereinrichtung) in umgekehrter Richtung durch die Instrumente c, Cl... fliessen lassen. Auch hiebei kann eine fortlaufende Subtraktion durchgeführt werden.
Ist der Subtrahend grösser als der Minuend, so wird das letzte Instrument c, also das der höchsten Stelle, noch einen Impuls an das nicht mehr vorhandene Instrument der nächst höheren Stelle geben wollen. Dieser Impuls kann dazu benutzt werden, ein neutrales Zeichen in. Erscheinung treten zu lassen. Z. B. eine Fallklappe zu betätigen oder z. B. sämtliche Instrumente d auf einen neutralen Ausschlag zu bringen usw.
Die Multiplikation kann auf verschiedene Weisen geschehen. Der einfachste Fall soll angenommen werden. Die beiden Faktoren sollen einstellig sein, z. B. 3x4=12.
Wie oben, wird beispielsweise die Lichtquelle i vor den Lochkreis @3" der Lochscheibe k gebracht, wodurch Lichtimpulse mit der Frequenz, die dem Wert,, 3" entspricht, auf die Photozelle l fallen. Werden nun die durch die Verstärkereinrichtung sonst auf @normal" verstärkten photoströme
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auf Fig. 10 verwiesen. Wie schon bei der Addition beschrieben, schlägt das Instrument bei "normal" verstärkten Photoströmen 19 auf das arithmetische Mittel 20 aus. Werden die Stromstösse 19 bis zur Grösse 21 verstärkt, so steigt das arithmetische Mittel 20 um das gleiche Vielfache auf den Wert 22, d. h. das Instrument schlägt bei dreifacher Verstärkung der Stromstösse auch auf den dreifachen Wert der ursprünglichen Anzeige aus.
Auf die oben beschriebene Weise wird nun der Einerwért,, 2" an das Instrument (Fig. 2) d weitergegeben und der Zehnerwert @1" über f an das Instrument Cl und d" wodurch bei zweckmässiger Anordnung das Endresultat,, 12" unmittelbar abgelesen werden kann.
Eine andere Möglichkeit ist folgende : z. B. 3x4=12.
Wie oben, wird der Wert,, 3", aber diesmal nur wie bei det Addition und Subtraktion"normal"ver- stärkt an das Instrument c weitergegeben. Das Instrument c ist jedoch beispielsweise ein Wattmeter, dessen eine Spule von den Stromimpulsen des Wertes @3" durchflossen wird. Durch die andere Spule fliesst für gewöhnlich ein Gleichstrom, welcher der Einheit,, 1" entspricht. Wird dieser Strom nun im vorliegenden Beispiel auf den vierfachen Einheitswert gebracht, so schlägt das Instrument bei richtiger Eichung auf den Wert #12" aus. Dieser Wert wird dann wieder, wie oben beschrieben, auf die Instrumente d, < ... übertragen.
Eine weitere Möglichkeit ist folgende : z. B. 3#4=12: Wie oben bei der Addition beschrieben, wird der Wert,, 3" auf die Instrumente c und d gegeben. Durch irgendeine bekannte Schalteinrichtung, eine Schaltwalze, welche durch eine Taste,, 4" in die Stellung"4" gebracht wurde, wird nun der Wert,, 3" viermal fortlaufend nach der unter @Addition" beschriebenen Weise addiert, wonach dann das Endresultat #12" an den Instrumenten d und dl abzulesen ist. Es gibt noch viele Ausführungsmöglichkeiten, z. B. durch Zu-und Abschaltung, von Widerständen, Frequenzvervielfachung usw.
Handelt es sich bei der Multiplikation um zwei Faktoren, von denen der eine mehrziffrig ist, z. B. 234x5=1170, so geschieht folgendes :
Wie oben beschrieben, werden die Werte ,,2", ,,3" und ,,4" über die Lochreihen k2, k1 und k an die Photozellen , und 1 gegeben. Hier werden nach einer der obigen Möglichkeiten sämtliche Photoströme @5#normal" verstärkt. Es schlagen also aus :
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<tb>
<tb> Instrument <SEP> c <SEP> auf <SEP> 20,
<tb> Instrument <SEP> Cl <SEP> auf <SEP> 15,
<tb> Instrument <SEP> c2 <SEP> auf <SEP> 10.
<tb>
Instrument <SEP> c <SEP> gibt <SEP> den <SEP> Einerwert <SEP> @0" <SEP> an <SEP> Instrument <SEP> d,
<tb> Instrument <SEP> c <SEP> gibt <SEP> den <SEP> Zehnerwert <SEP> @2" <SEP> an <SEP> Instrument <SEP> Ci
<tb> Instrument <SEP> c <SEP> schlägt <SEP> also <SEP> auf <SEP> @17" <SEP> aus,
<tb> Instrument <SEP> Cl <SEP> gibt <SEP> den <SEP> Einerwert <SEP> @7" <SEP> an <SEP> Instrument <SEP> dl,
<tb> Instrument <SEP> Cl <SEP> gibt <SEP> den <SEP> Zehnerwert,l"an <SEP> Instrument <SEP> c,
<tb> Instrument <SEP> c2 <SEP> schlägt <SEP> also <SEP> auf,, <SEP> 11" <SEP> aus,
<tb> Instrument <SEP> c2 <SEP> gibt <SEP> den <SEP> Einerwert <SEP> ,,1" <SEP> an <SEP> Instrument <SEP> a <SEP> ! <SEP> ,
<tb> Instrument <SEP> c2 <SEP> gibt <SEP> den <SEP> Zehnerwert <SEP> @1" <SEP> an <SEP> Instrument <SEP> Cg,
<tb> Instrument <SEP> e3 <SEP> schlägt <SEP> also <SEP> auf,, <SEP> 1" <SEP> aus,
<tb> Instrument <SEP> Cg <SEP> gibt <SEP> den <SEP> Einerwert,, <SEP> 1" <SEP> an <SEP> Instrument <SEP> d3,
<tb>
Es zeigen also an :
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<tb>
<tb> Mg <SEP> dz <SEP> d1 <SEP> d
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 0,
<tb>
d. h. das Endresultat"1170".
Handelt es sich bei der Multiplikation um zwei Faktoren, welche beide mehrziffrig sind, z. B. 12x34, so geschieht folgendes :
Wie zuvor beschrieben, wird die Zahl 12 beispielsweise mit,, 4" nach einer der bereits be-
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Lochscheiben kr und k auf die Photozellen l1 und l fielen, durch Spiegel abgelenkt auf die Photozellen il und 1"dann mit"311 multipliziert und nach einer der obigen Möglichkeiten zu dem Resultat 12 x 4 addiert.
Die Ablenkung der Lichtstrahlen erfolgt, wie bereits angedeutet, mit Hilfe von Spiegeln, die zweckmässig drehbar angeordnet sind. Infolge der entsprechend dem Multiplikationsvorgang gesteuerte Drehung der Spiegel werden die Lichtstrahlen auf die zugehörigen Photozellen abgelenkt.
Die Division kann auch auf verschiedene Weisen durchgeführt werden, z. B. durch eine fortlaufende überwachte Substraktion. Als Übertragungsmittel können wieder dieselben, wie oben beschrieben, verwendet werden. Die Division geschieht folgendermassen : z. B. 1170 : 5 = 234.
Die Ziffern 1, 1, 7 und 0 des Dividenden werden nach einer der oben beschriebenen Möglichkeiten auf
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Nun wird der Divisor @5", an der höchsten Stelle beginnend, fortlaufend nach einer der beschriebenen Möglichkeiten in Abzug gebracht, bis beim nächsten Abzug ein negativer Wert entstehen würde, d. h. es würde wie bei der normalen, oben beschriebenen Subtraktion das der Ziffer (oder Ziffernreihe bei mehrstelligem Divisor) zugehörige Instrument c einen Impuls über die zugehörige Lochreihe u und Photozelle v an das Instrument der nächst höheren Stelle geben. Da dieses Instrument sich jedoch in der Ruhestellung befindet (es wurde ja an der höchsten Stelle mit der Subtraktion begonnen), kann z.
B. ein Spiegel, der an geeigneter Stelle des Instrumentes (der nächst höheren Stelle) angebracht ist, den Lichtstrahl abfangen und durch eine bekannte Relaisanordnung den Divisor @5", ähnlich wie bei der Multiplikation beschrieben, auf die nächst niedrigere Stelle verschieben, wo dann die Subtraktion in der gleichen Weise vonstatten geht.
Im vorliegenden Beispiel ist die Ziffer der höchsten Stelle eine,, !". l minus 5 = 4. Also muss noch die nächste Stelle hinzugenommen werden. Dann lautet die Zahl @11". Die Zahl 5 kann demnach zweimal abgezogen werden, bis beim nächsten Abzug ein negativer Wert entstehen würde. Die Ziffer 2 ist somit die erste Ziffer des gesuchten Quotienten. Die Umschaltung zur Errechnung der nächsten Ziffer des gesuchten Quotienten erfolgt auf folgende Weise :
Beispielsweise wird bei jedem Instrument c, (Fig. 2), entsprechend Fig. 11 auf der Instrumentenachse 32 ein Spiegel 33 starr befestigt. Es werden diese Spiegel so angeordnet, dass bei der Nullstellung der Instrumente die Spiegel 331, 332 ... entsprechend Fig. 12 waagerecht stehen.
Diesen Spiegel, welcher um die Achsen 321 > 322... infolge der starren Verbindung mit diesen drehbar sind, werden symmetrisch weitere Spiegel 341, 342 gegenüber, entsprechend Fig. 12, angeordnet. Diese Spiegel 34 sind nicht beweglich. Kommt nun beispielsweise eines der Instrumente Ci, dessen Nullage 35 ist, in eine negative Ausschlagstellung 36, während alle anderen, zu den Spiegeln 331, 332... gehörigen Instrumente sich in der Nullage befinden, so wird der Lichtstrahl 37, (Fig. 12), von dem Instrument Cl über 343, 333, 342, 332, 341, 331 nach der Photozelle 38 gelangen. Diese Photozelle wird nun den Impuls zur Weiterschaltung zwecks Errechnung der nächsten Ziffer des gesuchten Quotienten geben. Angenommen, es würden entsprechend Fig. 13 die zu den Spiegeln 331 und 332 gehörigen Instrumente sich in der Nullstellung befinden.
Das zu 332 gehörige Instrument zeigt jedoch noch einen positiven Ausschlag. In diesem Falle würde der Lichtstrahl 37 vom Instrument Cl über 34a nach 333, 342 und 332
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gelangen. Da jedoch der Spiegel 332 aus seiner waagerechten Nullage herausgedreht ist, kann der Lichtstrahl 37 infolge der optischen Ablenkungsgesetze nicht mehr die Photozelle erreichen. Eine Weiterschaltung erfolgt also nicht, bis entweder das zu 332 gehörige Instrument bei der fortlaufenden
Subtraktion ebenfalls in die Nullage kommt, oder selbst in negative Ausschlagstellung gelangt.
Da jedes Instrument einen Spiegel 33 auf seiner Achse trägt und, wie weiter oben bereits beschrieben, einen Lichtstrahl 37 aussendet, kann jedes Instrument, welches in negative Ausschlagstellung gelangt, den Anlass zur Weiterschaltung geben, vorausgesetzt, dass die vor ihm liegenden Instrumente der nächst höheren Stellen sich bereits in der Nullage befinden. Der Vorteil dieser Einrichtung liegt darin, dass nicht erst sämtliche Instrumente der vielziffrigen Recheneinrichtungen in Tätigkeit gesetzt werden, wenn es sich nur noch um die Subtraktion kleiner Zahlenwerte handelt. Angenommen, es handelt sich um eine Recheneinrichtung mit 12 Ziffernstelle und es wäre von einer zwölfziffrigen Zahl nur noch die letzte Ziffer mit dem niedrigsten Stellenwert durch eine einziffrige Zahl zu dividieren.
Hiebei würden nach der obigen Methode nicht mehr sämtliche zwölf Instrumente c, (Fig. 2) ansprechen, sondern nur noch eines und beim Ausschlag auf negativen Wert sofort die Weiterschaltung, in diesem Falle die Abschaltung, bewirken. Die Anzahl der jeweiligen Subtraktionen kann durch bekannte Zählrelaiseinriehtungen od. dgl. für jede Stelle durchgeführt werden, z. B. in Abhängigkeit des jeweiligen Loslassens und Festhaltens der Instrumente c und d. Bei geeigneter Anordnung dieser Zähl- einrichtungen kann das Endresultat unmittelbar abgelesen werden. In genau der gleichen Weise geschieht die Division mit mehrstelligem Divisor.
Eine weitere Möglichkeit der Division besteht in der fortlaufenden Multiplikation mit an- schliessender Subtraktion, z. B. 1170 : 5 = 234.
Der Dividend,, 1170" wird in einer der beschriebenen Weise auf die Instrumente Ca, C2, Cl und c (Fig. 2) gegeben. Nun wird der Divisor auf eine der bei der Multiplikation beschriebenen Art, z. B. mittels der Wattmetermethode, wobei die eine Spule einen Strom bestimmter Stärke führt, fortlaufend mit 1, 2,3... bis 9 multipliziert und jedes Mal von dem zugehörigen Teildividenden in Abzug gebracht, bis bei der Subtraktion ein negativer Wert entsteht, was wieder eine, n, beispielsweise Lichtimpuls nach dem zugehörigen Instrument o der nächst höheren Stelle zur Folge hat. Wird nun der
Strom, beispielsweise der durch die zweite Wattmeterspule fliesst, durch einen in Einheiten geeichtes
Instrument überwacht, so zeigt dieses Instrument bei der letztmöglichen Subtraktion die zugehörige Ziffer des Quotienten an.
Der Impuls nach dem zugehörigen Instrument c der nächst höheren Stelle wird nun wieder dazu benutzt, um, wie bei der Multiplikation, den Divisor um eine Stelle weiterzuschieben, z. B. durch Betätigung zugehöriger Spiegel.
Vereinfacht könnte diese Art der Division dadurch werden, dass man den Dividenden unmittelbar auf die Instrumente d, ill... wirken lässt. Ebenso kann die Division unter Verwendung hochfrequenter
Schwingungskreise durchgeführt werden usw.
Ebenso lassen sich das Potenzieren und Radizieren usw., kurz alle Rechnungsarten, durchführen.
Eine nähere Beschreibung erübrigt sich jedoch, da sie nur eine Vereinigung der bisher beschriebenen
Rechnungsarten darstellen.
Nachstehend wird noch eine Verkörperung des vorstehend behandelten Erfindungsprinzips erläutert, die sich besonders einfach in baulicher Hinsicht darstellt.
Die Erfindung besteht insoweit darin, dass die Einstellgeräte um eine gemeinsame Achse ange- ordnet sind und dass der Lichtstrahl durch die Löcher einer gemeinsamen Lochscheibe nur einer einzigen
Photozelle zugeleitet wird. Es sind also für die gesamte Recheneinrichtung insgesamt nur eine Loch- scheibe und auch nur e in e Photozelle erforderlich.
Angenommen, es handle sich um eine Recheneinrichtung, die ein 16stelliges Endresultat ermöglicht, dann wäre eine Übereinstimmung mit der Fig. 2 für jede Ziffer des Endresultates vier Photo- zellen und vier Lochscheiben notwendig, d. h. insgesamt 64 Photozellen und 64 Lochscheiben. Nach der Anordnung gemäss der Erfindung werden diese 64 Photozellen und 64 Lochscheiben durch eine
Photozelle und eine Lochscheibe ersetzt. Dieses Beispiel zeigt, um wieviel einfacher und billiger sich die Herstellung der erfindungsgemässen Recheneinriehtung gestaltet.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist ebenfalls in den Zeichnungen wiedergegeben, die im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 9 zu bewerten sind. Fig. 14 zeigt einen Schnitt (schematisch gehalten) durch die Einrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 15 eine Draufsicht.
Zur Betätigung der Instrumente, d. h. der Einstellgeräte,, 43" (Fig. 14 und 15) werden hier
Gleichstromimpulse ausgenutzt.
An Übertragungseinrichtungen sind eine photoelektrische Kombination 45 (Fig. 14), bestehend aus Photozelle, Verstärkereinrichtung mit allem Zubehör, nicht eingezeichneten galvanischen Ver- bindungen und Verteilern, Spiegeln 44 und 46 (Fig. 14) und sonstigen optischen Zubehörteilen zur Lenkung der Lichtstrahlen sowie eine nach allen Seiten strahlende Lichtquelle 42 (Fig. 14 und 15) und eine einzige Lochscheibe 40 (Fig. 14 und 15) vorgesehen sowie verschiedene nicht gezeichnete
Stromquellen usw. Im übrigen gilt für den Rechenvorgang selbst alles bisher beschriebene, vor allem das Prinzip der gegenseitigen Abhängigkeit der Instrumente untereinander.
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Angenommen, es soll die Summe 16+18 = 34 gebildet werden. Durch Niederdrücken der Taste a (Fig. 1) wird ein Strom auf das Instrument bzw. das Einstellgerät c gegeben, welcher dasselbe entsprechend dem Wert,, 6" ausschlagen lässt und durch Niederdrücken der Taste a, (Fig. 1) wird das Instrument bzw. das Einstellgerät Cl entsprechend dem Wert,, 1" zum Ausschlagen gebracht. (Im
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dem Wert,, 6" ausgeschlagen hat und bereits festgehalten wird. Es fällt also ein Lichtstrahl von der Lichtquelle 42 (Fig. 14) auf den Spiegel 44 des Instrumentes 43 (Fig. 14 bzw. c, Fig. 1) durch die Lochreihe der Lochscheibe 40 (Fig. 14), die dem Wert,, 6" entspricht, auf den Ablenkspiegel 46 nach der photoelektrischen Einrichtung 45.
Es entstehen demnach, wie bereits weiter oben beschrieben, Lichtimpulse, die in elektrische Stromstösse umgewandelt werden und dem Wert,, 6" entsprechen. Es sind in diesem Falle die Löcher so angeordnet, dass bereits die genannte Lochreihe nach oben beschriebener Weise vom Licht der Lichtquelle 42 (Fig. 14) bestrichen ist, während die Lichtquelle sich an einem Instrument vorbeibewegt hat. Die Stromimpulse werden nun von einem (nicht gezeichneten) Verteiler, beispielsweise einem Kollektor, der beispielsweise mit auf der Achse sitzt, auf das zugeordnete Instrument d (Fig. 1) bzw. 43 (Fig. 14) vom Lichtstrahl der Lichtquelle 42 bestrichen. Auch hier wird das Instrument Cl bereits in dem Ausschlag, der dem Wert,, 1" entspricht, festgehalten.
Es fällt demnach ein Lichtstrahl von 42 (Fig. 14) auf den Spiegel 44 von Instrument 43 (bzw. Ci, Fig. l) durch die dem Wert,, 1" entsprechende Lochreihe der Lochscheibe 40 (Fig. 14) auf den Ablenkspiegel 46 nach der photoelektrischen Einrichtung 45, welcher die Lichtimpulse in dem Wert,, 1" entsprechende Stromimpulse umformt. Durch den (nicht gezeichneten) Verteiler werden diese Stromimpulse auf das Instrument 111 (Fig. l) bzw. 43 (Fig. 14) geleitet, welches nun seinerseits auf den Wert @1" ausschlägt, Nunmehr werden beide Instrumente d und (Fig. 1) in ihrer Ausschlagstellung festgehalten und die Instrumente e und Cl (Fig. 1) losgelassen.
Es zeigen also an : d den Wert @6" d1 den Wert @1".
Wie schon früher beschrieben, werden diese Werte an die zugehörigen Instrumente c und Ct weitergeleitet. Dies geschieht in der gleichen Weise, wie dies vorher bei der Weiterleitung der Werte von c nach d bzw. von Cl nach 111 beschrieben worden ist. Bei der weiteren Drehung der Lochscheibe soll beispielsweise das Instrument d (Fig. 1) bzw. 43 (Fig. 14) vom Lichtstrahl der Lichtquelle 42 (Fig. 14) bestrichen werden. Das Instrument d ist in der Ausschlagstellung, die dem Wert 6" entspricht, festgehalten. Der Lichtstrahl wird also entsprechend durch die Lochreihe der Lochscheibe 40 (Fig. 14) gelenkt, die dem Wert 6" entspricht, und nach der photoelektrischen Einrichtung abgelenkt. Der.
Verteiler leitet die Stromimpulse auf das zugehörige Instrument c (Fig. 1) bzw. 43 (Fig. 14). Entsprechendes geschieht mit Instrument dl und cl, der ganze Vorgang ist also genau derselbe, wie bereits früher bei der Addition beschrieben, nur mit dem Unterschied, dass sämtliche Instrumente um eine gemeinsame Achse angeordnet sind und vom Lichtstrahl der Lichtquelle in diesem Beispiel nacheinander abgetastet werden. Zur Erläuterung sei noch erwähnt, dass die Lochscheibe sich beliebig oft gedreht haben kann, ehe die Instrumente in ihrer Ausschlagstellung festgehalten werden. Da der Ausschlag der Instrumente, wie bereits weiter oben beschrieben, nur vom arithmetischen Mittel der
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Durch Niederdrücken der Taste b (Fig. 1) wird ein Strom auf das Instrument c gegeben, welcher dem Wert,, 8" entspricht. Gleichzeitig kommen aber über die Verbindung e (Fig. 1) die Stromimpulse des Wertes,, 6" von Instrument d nach dem Instrument c. Das Instrument c (Fig. 1) bzw. 43 (Fig. 14) wird demnach auf die Summe der Stromwerte, also entsprechend dem Wert,, 14" ausschlagen.
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d. h. auf den Wert,, 2" aus. Es herrscht jetzt also folgender Zustand :
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<tb>
<tb> Instrument <SEP> c <SEP> schlägt <SEP> entsprechend <SEP> dem <SEP> Wert,, <SEP> 14" <SEP> aus,
<tb> Instrument <SEP> Cl <SEP> schlägt <SEP> entsprechend <SEP> dem <SEP> Wert <SEP> 2" <SEP> aus.
<tb>
<Desc/Clms Page number 8>
Durch eine Ablenkvorrichtung, beispielsweise an den Instrumenten c und Cl (Fig. l) entsprechend Fig. 9 - woei wie aus Fig. 14 ersichtlich, die Lichtquelle o der Fig. 9 durch einen Spiegel 44 (Fig. 14) ersetzt ist (hier ist auch die frühere Beschreibung der Fig. 9 zu berücksichtigen, die sich an dieser Stelle
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gegeben und der Einerwert,, 4" an das Instrument d. Dies geschieht dadurch, dass, wie bereits früher beschrieben, ein Lichtstrahl durch die Löcher m (Fig. 9) fällt, der den Einerwerten entspricht und ein Lichtstrahl, der durch die gekreuzten Schlitze n und 18 (Fig. 9) fällt, der den Zehnerwerten entspricht.
Diese beiden Lichtstrahlen werden in vorliegendem Beispiel nacheinander durch die Lochreihe der Lochscheibe 40 (Fig. 14) gelenkt, d. h. während die Lichtquelle 42 an einem einzigen Instrument c (Fig. 1) bzw. 43 (Fig. 14) vorüberzieht, werden die entsprechend kurzen Lochreihen zweimal nacheinander abgetastet, u. zw. einmal von den Einerwerten und einmal von den Zehnerwerten. Der Verteiler sorgt für die Weitergabe der entsprechenden Licht- bzw. Stromimpulse an die zugehörigen Instrumente.
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<tb>
<tb> instrument <SEP> "c" <SEP> erhält
<tb> Stromwert <SEP> 6"von <SEP> < i <SEP> !,
<tb> Stromwert,, <SEP> 8" <SEP> von <SEP> Taste <SEP> b,
<tb> schlägt <SEP> also <SEP> aus <SEP> auf,, <SEP> 14".
<tb>
Instrument <SEP> "c1" <SEP> erhält
<tb> Stromwert,, <SEP> 1" <SEP> von <SEP> à1,
<tb> Stromwert,, <SEP> 1" <SEP> von <SEP> Taste <SEP> b1,
<tb> Stromwert,, <SEP> 1" <SEP> von <SEP> c,
<tb> schlägt <SEP> also <SEP> aus <SEP> auf,, <SEP> 3".
<tb>
Die Anzeigeinstrumente d und d1 erhalten folgende Einerwerte :
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<tb>
<tb> "d"erhält <SEP> von"e"den <SEP> Einerwert <SEP> 4",
<tb> @d1" <SEP> erhält <SEP> von <SEP> @c" <SEP> den <SEP> Einerwert <SEP> @3".
<tb>
Es zeigen also an :
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<tb>
<tb> @d1" <SEP> den <SEP> Wert <SEP> @3",
<tb> @d" <SEP> den <SEP> Wert <SEP> @4".
<tb>
Bei entsprechender Anordnung kann man das Endresultat der Addition 16+18 = 34 direkt ablesen.
Wie aus der Beschreibung dieses Beispiels der Addition zweier mehrstelliger Summanden, wobei eine Zehnerübertragung erforderlieh war, hervorgeht, ist für die genannte Rechenoperation nur eine einzige Lochscheibe und nur eine einzige photoelektrische Einrichtung erforderlich.
Genau wie dieses Beispiel mit zweistelligen Zahlen lassen sich auch noch höherstellige Additionen durchführen. In sinngemässer Weise werden die übrigen Rechnungsarten entsprechend der obigen Beschreibung durchgeführt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Recheneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Ziffer des Endergebnisses zwei sich entsprechend einstellende Geräte, z. B. Strommesser (c, d), vorgesehen sind und dass das eine Gerät (e) als Empfänger von Stromwerten dient, die einerseits entsprechend der eingeführten Zahlengrösse von der Einstellvorrichtung (a, b), andererseits von dem zweiten Geräte (d) entsprechend dessen Einstellung kommen, und dieses erste Gerät (e) nach erfolgter Einstellung einen entsprechenden Stromwert unter Eigensperrung an das inzwischen freigegebene Gerät (d) weitergibt, das selbst wieder einen Stromwert entsprechend der inzwischen erfolgten Einstellung unter Eigensperrung und Unwirksammachung der Einstellvorrichtung (a, b) an das inzwischen freigegebene Gerät (e) zurückleitet.