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Elektrische Schaltungsanordnung zur impulsweisen Einstellung von Einrichtungen der Steuer- und Regeltechnik in eine aus n möglichen Stellungen
In der Steuer- und Regeltechnik tritt oft das Problem auf, aus einer bekannten Anzahl möglicher diskreter Stellungen, sei es Winkelverstellungen von Wellen, Einfahren bestimmter Maschinenkomplexe in einrastbare Positionen, Einstellen von Magnettrommeln oder deren Magnetköpfe auf vorbestimmte
Orte usw., die jeweils gewünschte Stellung anzurufen und einen vorbestimmten Steuervorgang einzulei- ten. Es ist bekannt, diese Vorgänge derart zu steuern, dass die jeweils gewünschte Stellung durch eine entsprechende Anzahl von Impulsen eingestellt wird.
Mit Hilfe dieser Impulse werden an sich bekannte binär fortgeschaltete Zählketten, die auf elektromagnetischer oder elektronischer Grundlage aufgebaut sein können, auf die entsprechenden Werte eingestellt und dadurch die gewünschte Steuerung durchge- führt.
Soll nach Durchführung der vorbestimmten Steuerung eine weitere diskrete Stellung von der Einrichtung eingenommen werden, so ist bei den bekannten Anordnungen die Zähleinrichtung zunächst in ihre Nullstellung zurückzuführen und neu voreinzustellen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Rückführung in die Ausgangsstellung zu vermeiden und, ausgehend von einer bereits durchgeführten Einstellung der Zähleinrichtung, selbsttätig eine Aussage darüber zu machen, welcher Weg von der letzten Einstellung zur neu vorzunehmenden Einstellung der kürzere ist, z. B., ob eine Welle von der bereits eingenommenen Lage rechts oder links zu drehen ist. Darüber hinaus muss die alte Stellung gelöscht und an deren Stelle die neue Stellung für etwa nachfolgende weitere Stellungen fixiert werden.
Diese den bekannten Anordnungen gegenüber erweitere Aufgabe wird gemäss der Erfindung in einfacherer Weise dadurch gelöst, dass der durch Impulse dargestellte und der ausgewählten Stellung entsprechende Wert in eine n-stufige Ringzählkette eingege- ben wird, deren Zählstufe jeweils über Torschaltungen mit je einer bistabilen Einheit verbunden sind, die die vorher fixierte Stellung speichert, dass diese bistabilen Einheiten wiederum mit den entsprechenden Zählstufen durch an sich bekannte Koinzidenzschaltungen verbunden sind, und dass allen Koinzidenzschaltungen eine elektrische Weiche zugeordnet ist, die von einem durch den Rückstellimpuls der Ringzählkette gesteuerten bistabilen Schalter auf den einen oder den andern der beiden Ausgänge einstellbar ist, je nachdem,
ob der Rückstellimpuls beim Durchzählen der Ringzählkette von der durch den der ausgewählten Stellung entsprechenden Wert bestimmten Zählstufe aus vor dem Koinzidenzimpuls oder danach erfolgt. Dabei erfolgt der Koinzidenzimpuls nur bei der Durchzählung der nstufigen Ringzählkette und nicht bei der Eingabe des neuen Wertes.
Gemäss weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Löschung des vorher fixierten Wertes und die Fixierung des neuen Wertes durch den Koiazi-
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ebenfalls als eine weitere n-stufige Zählkette ausgebildetsein, deren Zahlstufen mit den entsprechenden Zähl- stufen der ersten Zählkette unter Fortfall der Torschaltungen derart verbunden sind, dass wechselweise der einen Zähleinrichtung der neue Wert eingegeben und gespeichert wird und über die Koinzidenzstu-
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fen mit dem in der andern Zählkette gespeicherten fixierten Wert vergleichbar ist, und dass eine Anord- nung vorhanden ist, welche wechselweise den beiden gleichwertigen Zählketten jeweils die neuen Stellungswerte zuordnet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier in den Fig. 1 und 2 dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben :
Es zeigen : Fig. 1 das Blockschaltbild einer elektronischen Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung und Fig. 2 das Blockschaltbild eines erweiterten Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellten Schaltungsanordnungen sind als Blockschaltbilder gezeichnet. Die einzelnen Schaltungselemente bestehen aus elektronischen Schaltmittel, z. B. aus Flip-Flop-Schaltungen und andern. Sie werden in ihrem Aufbau als allgemein bekannt angesehen, so dass die genaue Ausführung der Schaltungsanordnung ohne erfinderisches Können von dem, dargestellten Blockschaltbild abgeleitet werden kann.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung ermöglicht durch Eingabe eines impulsmässigen Wertes eine vorbestimmte Einstellung einer nicht dargestellten Einrichtung der Regel- oder Steuertechnik.
Sie gestattet einen Vergleich zwischen einem vorher fixierten Wert und einem neuen eingegebenen Wert. Es sei nun angenommen, dass durch eine an die Ausgänge I und II der dargestellten Schaltungsanordnung angeschlossene Steuerschaltung zur Steuerung einer verstellbaren Welle diese eine vorbestimmte Lage eingenommen hat. Diese Lage sei in einer entsprechenden bistabilen Speichereinheit fixiert, z. B. in dem Speicher Sa, dabei kann a die Werte 1-n annehmen. Nun wird die Welle von der eingenommenen Stellung a in eine neue Stellung b gebracht werden. Diese Stellung b entspreche impulsmä- ssig einem Wert b, der auf die ringförmige ausgebildete Zählkette gegeben wird. Dadurch wird die Zählstufe Zb markiert. b kann die Werte l-n annehmen.
Nach dieser Einstellung der Ringzählkette wird zunächst ein Vergleich zwischen der in dem Speicher Sa fixierten alten Stellung und der in der Zählstufe Zb fixierten neuen Stellung durchgeführt. Durch bekannte nicht dargestellte Steuermittel werden auf den Eingang 1 der Zählkette n Impulse gegeben. durch welche die Zählkette von der durch den eingegebenen Wert b markierten Zählstufe Zb aus zyklisch fortgeschaltet wird. An dem eingestellten Wertb ändert sich dabei nichts. Zur Feststellung b > a oder b < a sind die einzelnen bistabi- len Speichereinheiten und die zugeordneten Zählstufen Zl-Zn durch an sich bekannte Koinzidenzschaltungen K1-Kn miteinander verbunden.
Zählen nun die eingegebenen n-Impulse die Zählkette durch, dann entsteht, wenn die dem fixierten Speicherelement Sa entsprechende Zählstufe Za markiert wird, an der Koinzidenzschaltung Ka ein Impuls, der über eine gemeinsame Leitung L1 dem Eingang einer elektrischen Weiche W zugeführt wird. Diese Weiche W, die elektromagnetisch oder auch elektronisch ausgebildet sein kann, wird durch ein binäres Element B gesteuert, welches zwei Stellungen einnehmen kann. Ist dieses
Element B in seiner Nullstellung, dann gibt die Weiche W dem Koinzidenzimpuls die untere Ausgangs leitung II frei, in der zweiten möglichen Stellung dagegen die Ausgangsleitung I. Das binäre Element B wird aus seiner Nullstellung durch den Rückstellimpuls der Zählkette in seine andere mögliche Stellung gebracht.
Dieser Rückstellimpuls kommt beim Durchzählen mit der Zählkette stets nach (n-b) Impul- sen. Der Abstand zum Koinzidenzimpuls beträgt dann (n-a). Ist nun (n-b) kleiner als (n-a), dann liegt, wie leicht ersichtlich ist, der Rückstellimpuls der Zählkette vor dem Koinzidenzimpuls, d. h. durch die Weiche W wird der obere Ausgang I freigegeben. Ist dagegen (n-b) grösser als (n-a), dann gelangt der zuerst auftretende Koinzidenzimpuls auf den Ausgang II. Erst danach wird durch den Rückstellimpuls das binäre Element B in seine zweite Stellung gebracht. Dieser Vorgang ist jedoch für die Steuerung der Welle ohne Bedeutung. Ist (n-b) kleiner als (n-a), so ist (a-b) kleiner als 0, oder wenn (n-b) grösser als (n-a) ist, so ist auch (a-b) grösser als 0.
Es ist auch. der Fall denkbar, dass (a-b) gleich 0 ist, d. h. a = b. Dieser Fall tritt dann auf, wenn sich die einzustellende Einrichtung bereits in der vorbestimmten Lage befindet.
Sind die Koinzidenzstufen so ausgelegt, dass sie auf die Rückflanke des Schaltsprunges von einer Zählstufe auf die andere der Zählkette ansprechen, dann erscheint im Falle a-b am Ausgang II beim ersten der eingezählten n-Impulse ein Anzeigeimpuls. Arbeiten dagegen die Koinzidenzstufen auf der Vorderflanke des Schaltsprunges, dann. erscheint am Ausgang 1 beim n-ten der eingezählten Impulse ein Anzeigeimpuls.
Das würde bedeuten, dass z. B. bei einer Welle Links- oder Rechtsdrehung befohlen wird, obwohl sich diese bereits in der gewünschten Lage befindet. Da über die Tore Tl-Tn das durch den Koinzidenzimpuls gelöschte bistabile Element sofort wieder markiert wird und sowohl photosensitive als auch magnetische Elemente gegenüber elektronischen Schaltzeichen. eine lange Ansprechzeit-besitzen, stört diese Eigenart des Falles a = b nicht.
Sollte dies jedoch der Fall sein, so lässt sich die Einstellung a = b durch an sich bekannte Schalt-
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elemente in an sich bekannter Weise vermeiden. Entweder kann dazu durch einen Testimpuls vor den eingezählten n-Impulsen die Möglichkeit a = b geprüft werden oder es wird mit Hilfe einer zusätzlichen bistabilen Einheit der Weg nur. für die Impulse n = 2 öffnen.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung liefert somit auf einer der beiden Ausgangsleitungen I und Il einen Impuls, der zu Steuerzwecken benutzt werden kann, je nachdem, ob (a-b) kleiner als 0 oder (a-b) grösser als 0 ist.
Der Koinzidenzimpuls wird gleichzeitig auf alle bistabilen Speichereinheiten als Rückstellimpuls gegeben, so dass dadurch der durch den fixierten Wert a markierte Speicher Sa in seiner Nullstellung zurückgeschaltet wird und der fixierte Wert a gelöscht wird.
Nach dem Durchzählen durch die auf den Eingang a gegebenen n Impulse steht die Zählkette wieder
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ses Tor Tb den zugeordneten binären Speicherelementen Sb zugeführt und hier gespeichert. Damit ist der in die Zählkette eingegebene neue Wert b nach dem Löschen des vorher fixierten Wertes a in dem entsprechenden binären Speicherelement ebenfalls fixiert.
Die nicht dargestellten Steuermittel für die Eingänge 1 und 2 sind an sich bekannte bistabile Elemente und Torschaltungen, die dem jeweiligen Problem angepasst werden. Die bistabilenSpeicherelemente können so ausgebildet sein, dass sie durch ihre Aussage "Ja" oder "Nein" photosensitive Elemente zu steuern imstande sind oder dass diese Speicherelemente magnetische Elemente über geeignete Verstärkerschaltungen ansteuern.
Wie aus dem vorhergehenden zu ersehen, ist die erfindungsgemässe Anordnung nach Fig. l in der Lage, ausser dem Löschen des alten und Speichern des neuen Wertes, in einfacher Weise zwischen den Fällen (b-a) kleiner als 0 und (b-a) grösser als 0 zu unterscheiden. Oft ist aber auch der exakte Wert (b-a) für Steuerzwecke wichtig. Dieser kann in einer zusätzlichen Zähleinheit festgestellt werden, die vom Koinzidenz-und Rückstellimpuls gesteuert wird.
In Fig. 2 ist das Blockschaltbild einer derartigen Anordnung dargestellt. Auch bei dieser Anordnung werden die blockmässig dargestellten Schaltelemente in ihrem elektrischen Aufbau und in ihrer Wirkungsweise als bekannt vorausgesetzt. Die zur Anordnung nach Fig. 1 zusätzlich hinzugefügte Zähleinheit Zi -Z -1 wird durch an sich bekannte Schaltmittel (Tor) derart gesteuert, dass die n-Durchzählimpulse so lange in diese Zahlkette gelangen, bis deren Eingang durcn uen Koinzidenzimpuls, der auf das Tor einwirkt (strichpunktie'rte Linie -LI), gesperrt wird. Die eingezählte Differenz beträgt dann (b-a), wennb kleiner als a ist. Ist dagegen b grösser als a, dann. erscheint in der Zählkette Zi-Z -1 der komplemen- täre Wert (n -[ b -a]).
Die Unterscheidung geschieht durch eine zusätzliche bistabile Einheit, welche entscheidet, ob zwischen den ersten n eingezählten Impulsen der Rückstellimpuls der Zähleinheit Zl-Zn liegt oder nicht. Wenn dies der Fall war, dann zählt die Zähleinheit Zi-ZÌ1-1 (n- [b-a]), wenn dies aber nicht der Fall war, dann (b-a). Diese Entscheidung ist leicht durchzuführen, wenn hinter der Weiche W an der Ausgangsleitung I zusätzlich ein bistabiles Element B'geschaltet wird. In Abhängigkeit
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dadurch, dass dann die Lichtschranke der markierten Photozelle unterbrochen oder ein Anschlag durch einen Elektromagneten gesetzt wird.
Die Steuerung und Schaltung dieser Elemente durch die Speicherelemente bzw. durch die zusätzliche Zählkette wird als bekannt vorausgesetzt und ist daher in der Schaltung der Fig. 1 und 2 nicht aufgenommen worden.
An Stelle der in den Fig. 1 und 2 dargestellten einzelnen bistabilen Speicherelemente kann eine weitere n-stufige Zählkette verwendet werden, der Zählstufen mit den entsprechenden Zählstufen der ersten Zählkette Z1-ZÌ1 unter Fortfall der Torschaltungen Tl-Tn derart verbunden sind, dass wechselweise in der einen Zählkette der neue Wert b eingegeben und gespeichert ist und über die Koinzidenzstufen mit dem in der andern. Zählkette gespeicherten alten Wert a vergleichbar ist. Zur wechselweisen Eingabe der Impulse für den neuen Stellungswert auf die gleichartigen Zählketten kann der Eingangsschaltung ein zusätzliches bistabiles Element zugeordnet werden.
In Abänderung des beschriebenen Ausführungsbeispieles können die in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungsanordnungen, insbesondere wenn als bistabile Speicherelemente eine weitere Zählkette verwendet wird, auch in Binärtetraden verwendet werden. An Stelle der Ringzählketten werden dann zweckmässig Binärzählketten verwendet, welche, durch entsprechende Koinzidenzstufen miteinander verbunden sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektronische Schaltungsanordnung zur impulsweisen Einstellung von Einrichtungen der Steueroder Regeltechnik in einer aus n möglichen-Stellungen, bei der selbsttätig diese mögliche Stellung mit einer vorher fixierten, aber ebenfalls veränderbaren Stellung verglichen und diese alte Stellung gelöscht und die neue Stellung fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Impulse dargestellte und der ausgewählten Stellung entsprechende Wert (b) in'eine n-stufige Ringzählkette eingegeben wird, deren Zählstufen (Z, Z usw.) jeweils über Torschaltungen (T 1-T n) mit je einer bistabilen Speichereinheit
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denzschaltungen (K1-Kn) verbunden sind und dass allen Koinzidenzschaltungen (K1-Kn)
eine elektrische Weiche (W) zugeordnet ist, die von einem durch den Rückstellimpuls der Ringzählkette (Z1-Zn) gesteuerten bistabilen Schalter (B) auf den einen oder den andern der beiden Ausgänge (I, II) einstellbar ist, je nachdem ob der Rückstellimpuls beim Durchzählen der Ringzählkette (Z1-Zn) von der durch den der ausgewählten Stellung entsprechenden Wert (b) bestimmten Zählstufe aus vor dem Koinzidenzimpuls oder danach erfolgt.