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Einrichtung zum laufenden Umformen einer statistisch unregelmässigen, uncodierten Impulsreihe in eine Impulsreihe mit vorgegebenen Abständen
In der Zähltechnik kommen verschiedentlich Impulsreihen vor, bei welchen zufolge einer statistischen Ungleichförmigkeit mitunter eine zeitliche Anhäufung von Impulsen auftreten kann. Beispielsweise können Impulse, die aus verschiedenen Quellen summiert werden, stellenweise sehr nahe aneinanderliegen oder es können auf dem Fliessband befindliche Einheiten, die gezählt werden sollen, so nahe aneinandergerückt sein, dass eine plötzliche Häufung von Impulsen die Folge ist. Von einer Häufung kann natürlich nur gesprochen werden, wenn im Vergleich zu der durchschnittlich auszuwertenden Impulsanzahl kurzzeitig eine bedeutend grössere Anzahl in der Zeiteinheit auftritt.
Hiebei kann es sich ergeben, dass die Einrichtung, welche diese Impulse auszuwerten bzw. zu zählen hat, zufolge ihrer Konstruktion zu träge wäre, um solche rasch hintereinanderliegenden Impulse zu verarbeiten. In einem solchen Falle ist
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Impulse in einem Speicherwerk zwischengespeichert werden und aus diesem Speicherwerk mit einem vorgegebenen Rhythmus ausgezählt werden, welcher an die maximale Arbeitsgeschwindigkeit des angeschlossenen Mess- oder Registrierwerkes angepasst ist.
Für das rasche Einspeichern für Impulse eignen sich in erster Linie elektronische Schaltelemente, wie Kaltkathodenröhren und Transistorschaltungen. Aus beiden Elementen lassen sich Schieberegister aufbauen, welche vorwärts und rückwärts gesteuert werden können, wobei die Stellung des Schieberegisters Aufschluss über die Anzahl der eingespeicherten bzw. ausgezählten Impulse gibt.
Demnach ist eine Einrichtung zum laufenden Umformen einer statistisch unregelmässigen, uncodierten Impulsreihe in eine Impulsreihe mit vorgegebenen Abständen gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bistabile, insbesondere transistorierte elektronische Elemente, zu einem offenen Schieberegister zusammengeschaltet sind, wobei die mit der unregelmässigen, uncodierten Impulsreihe beaufschlagte Leitung an den einen Eingang des Schieberegisters und ein Zählimpulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen von zeitlich konstanten Abständen an den entgegengesetzten Eingang des Schieberegisters geschaltet ist, wobei in der mit der Impulsreihe mit vorgegebenen Abständen beaufschlagten Ausgangsleitung eine Schalteinrichtung angeordnet ist,
die einerseits an den Ausgang des Zählimpulsgenerators und anderseits an das Schieberegister angeschlossen ist, wobei diese Schalteinrichtung bei Eintreffen des Zählimpulses und bei einer Stellung des Schieberegisters in einer von der Ausgangslage unterschiedlichen Stellung die Schalteinrichtung betätigt ist, hingegen bei Eintreffen des Zählimpulses bei einer Stellung des Schieberegisters in der Ausgangsstellung diese Betätigung unterbunden ist, wobei die Frequenz des Zählgenerators so gewählt ist, dass die pro Zeiteinheit erzeugten Zählimpulse, über einen hinreichend langen Zeitraum gesehen, die statistisch ungeordneten Impulse an Zahl übertreffen.
Zweckmässig wird den dem einen Eingang zugeführten Impulsen die Informationseinheit 1 und den dem entgegengesetzten Eingang zugeführten Impulsen die Informationseinheit 0 zugeordnet, wodurch jede Unordnung, die durch von aussen kommende Störung im Schieberegister hervorgerufen würde, automatisch ausgeschieden wird.
Weitere Erfindungsmerkmale betreffen schaltungstechnische Einzelheiten, die in der Folge noch be-
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schrieben werden.
Soweit bisher Schaltungsanordnungen mit Impulsregistern zur Verarbeitung von in unregelmässiger Reihenfolge einlaufenden Impulsen bekanntgeworden sind (vgl. z. B. die deutschen Patentschriften Nr.
1041078 und Nr. 968157), so unterscheiden sich diese vom Erfindungsgegenstand sowohl durch die Aufgabenstellung als auch durch die schaltungsmässige Ausführung und die Wirkungsweise und sie sind für die der Erfindung unterstellten Zwecke nicht geeignet.
An Hand der Zeichnungen werden zum besseren Verständnis der Erfindung Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen die Fig. 1 eine Ausführungsform mit Kaltkathodenröhren als elektronische Schaltelemente, die Fig. 2 und 2a ein mit Transistoren bestücktes Schaltelement, das zum Aufbau einer erfindungsgemässen Einrichtung geeignet ist, und Fig. 3 die aus diesen Schaltelementen aufgebaute Enrichtung.
Fig. 1 stellt die Schaltung eines Intervallumformers mit Kaltkathodenröhren 1 - 4 dar. Es ist eine Vor- und Rückwärtszählkette vorgesehen, die eine Ausgaberöhre 5 besitzt. Die Kathoden 6 sämtlicher Röhren dieser Zählkette, mit Ausnahme der ersten, sind auf die Zündelektrode 7 der Ausgaberöhre über Dioden 8 ausgekoppelt. Die umzuformende Impulsreihe A schaltet die Zählkette von links nach rechts weiter, während Impulse B eines eigenen Impulssenders dieselbe Zählkette von rechts nach links zurückstellt. Gleichzeitig wird die Ausgaberöhre 5 durch den Impulssender jedesmal zur Abgabe eines Impulses C veranlasst, solange eine der Röhren der Zählkette, mit Ausnahme der ersten, brennt.
Die ausgegebenen Impulse C weisen somit das Intervall der Impulse B des Impulssenders auf ; ihre Anzahl ist gleich der Impulszahl A der umzuformenden Impulsreihe. Die Länge der Zählkette muss so gewählt sein, dass auf Grund der zu erwartenden statistischen Wahrscheinlichkeit genügend Speichermöglichkeit für rasch hintereinander auftretende Impulse der umzuformenden Impulsreihe gegeben ist. Voraussetzung für ein einwandfreies Funktionieren der Schaltung ist, dass Impulse der Impulsreihe A bzw. der Impulsreihe B nicht gleichzeitig auftreten können.
Auf ähnliche Weise lässt sich ein Schieberegister aus bistabilen Transistorelementen aufbauen. Fig. 2
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Spannungsteilerketten, welche so bemessen sind. dass stets ein Transistor geöffnet und der andere geschlossen ist. Soll der Flip-Flop von einer Lage in die komplementäre Lage gebracht werden, so wird der offene Transistor durch einen kurzen positiven Spannungssprung an seiner Basis gesperrt und damit der Umschaltvorgang eingeleitet. Die positive Spannung an der Basis kann entweder über die Gleichstromeingänge 13 bzw. 16 oder über die Wechselstromeingänge 14 bzw. 15 aufgebracht werden.
Befindet sich beispielsweise der Transistor Tr 1 im geöffneten Zustand und soll er über den Wechselstromeingang 14 mit Hilfe eines positiven Spannungssprunges gesperrt werden, so ist es nicht nur erforderlich, dass der über denKondensator Cl eingeleitete Spannungssprung eine hinreichende Flankensteilheit besitzt, sondern es muss ausserdem der Punkt 12 ungefähr das Potential des Emitters haben. In diesem Fall hat auch der Knotenpunkt a die gleiche Vorspannung und der Spannungssprung hebt diesen Knotenpunkt auf einen positiven Wert, so dass der Sperrstrom über die Diode Dl der Basis des Transistors Tr 1 zufliesst. Hat der Punkt 12 hingegen eine negative Vorspannung, so hat der Knotenpunkt a zunächst das gleiche negative Potential, da die Diode Dl sperrt.
Der über den Kondensator Cl eingeleitete Spannungssprung hebt den Knotenpunkt a von diesem negativen Potential bis knapp unter das Emitterpotential, so dass über die Diode Dl kein Sperrstrom geleitet wird. Der Transistor bleibt weiterhin geöffnet. Im Blockschaltbild Fig. 2a sind die wesentlichsten Anschlüsse dieser. bistabilen Einheit gekennzeichnet, die Anschlüsse zur Zuführung der Versorgungsspannungen sind der Einfachheit halber'weggelassen.
Das vereinfachte Blockschaltbild gemäss Fig. 2a ist bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung des Intervallumformers verwendet. Die statistisch ungeordnete Impulsreihe A ist auf die Wechselstromeingänge mit den Klemmanschlüssen 14 geschaltet. Das am linken Ende befindliche bistabile Element hat an der Klemme 12 die Vorspannung 0 Volt, so dass beim ersten Impuls der linke Transistor Tr 1 gesperrt wird. Nach dem Umschaltvorgang ändert sich das Potential an der Klemme 18, das bisher negativ war, zufolge des geöffneten rechten Transistors Tr 2 und nimmt ungefähr Emitterpotential an.
Da der zweite Flip-Flop mit seiner Klemme 12 mit dem Ausgang 18 des ersten Flip-Flop verbunden ist, sind die Voraussetzungen geschaffen, dass beim nächsten Impuls auch der zweite Flip-Flop in die gleiche Lage versetzt wird wie der erste ; beim dritten Impuls schaltet sich der dritte Flip-Flop in die gleiche Lage usw.
Die gleichen Überlegungen gelten für die Impulsreihe B. Diese Impulse, welche statistische Gleichförmigkeit haben, sind auf die Wechselstromeingänge 15 geschaltet, der ganz rechts liegende Flip-Flop hat an der Klemme 17 die Vorspannung 0 Volt, so dass sein rechter Transistor beim ersten Impuls der Im-
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pulsreihe B gesperrt wird. Der zweite Impuls der Impulsreihe B sperrt den rechten Transistor des vorletzten
Gliedes usw.
Die Funktionsweise der Schaltung ist nun kurz folgende : Beim Einschalten nimmt jeder Flip-Flop eine beliebige Lage ein, da jedes bistabile Element den Zufälligkeiten des Einschaltvorganges ausgesetzt ist.
Die Impulsreihe A versetzt in kürzester Zeit die linken bistabilen Einheiten in die Lage mit gesperrtem
Transistor Tr 1, die Impulsreihe B versetzt die rechts liegenden Elemente in die Lage mit gesperrtem
Transistor Tr 2. Je nachdem, ob die Impulsreihe A oder die Impulsreihe B überwiegt, wandert die Tren- nungslinie zwischen den Elementen mit Linkslage und denen mit Rechtslage auf und ab. Vereinbarungs- gemäss überwiegt im Durchschnitt die Impulsreihe B, so dass die Kette immer in die untere Endlage zu- rückgetrieben wird. Wenn in der linken Endlage durch die Impulsreihe A ein Impuls eingespeichert wird, so sperrt der linke Transistor Tr 1 des ersten Elementes und der Ausgang 8 erhält die Vorspannung 0 Voll.
Solange dieser Flip-Flop in dieser Lage steht, wird jeder Impuls der Impulsreihe B an den Ausgang der
Schaltung weitergegeben. Die Weitergabe erfolgt dadurch, dass die Vorspannung von Punkt 8 aber den
Widerstand R2 auf den Knotenpunkt d übertragen wird. Jeder positive Impuls der Impulsreihe B hebt über den Kondensator C den Knotenpunkt auf positive Werte. Da der Punkt e über den Widerstand R1 mit 0 Volt vorgespannt ist, fliesst bei jedem positiven Impuls ein Sperrstrom über die Diode D in den angeschlossenen Impulsformer IF, welcher den Ausgangsimpuls formt.
Die Funktionsweise der Schaltung ist gleich wie bei der zuvor beschriebenen Kaltkathodenröhrenschaltung, d. h., wenn von der Ausgangslage des Schieberegisters weg drei Impulse der regelmässigen Impulsreihe in das Schieberegister eingespeichert wurden, so sind drei Impulse der geordneten Impulsreihe notwendig, um den Speicherinhalt wieder auszuzählen, wobei bei jedem Zählimpuls am Ausgang der Schaltung ein Abgabeimpuls auftritt. Der Vorteil dieser Schaltung gegenüber der Kaltkathoden-Zählkette besteht darin, dass jede Unordnung, die durch von aussen kommende Störungen im Schieberegister hervorgerufen würde, in kürzester Frist automatisch ausgeschieden wird, da die eine Impulsreihe die Information 0 von der einen Seite und die andere Impulsreihe die Information 1 von der andern Seite einspeichert.
Bei der Schaltung mit Kaltkathodenröhren könnte durch eine von aussen kommende Störung eine zweite Röhre zur Zundung gebracht werden, wodurch das einwandfreie Arbeiten des Registers verhindert würde. In diesem Fall müsste durch einen neuerlichen Stellimpuls die Ausgangsstellung der Schaltung wieder hergestellt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum laufenden Umformen einer statistisch unregelmässigen. uncodiertenimpulsreihe in eine Impulsreihe mit vorgegebenen Abständen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bistabile, insbesondere transistorisierte elektronische Elemente (1 - 4) zu einem offenen Schieberegister zusammengeschaltet sind, wobei die mit der unregelmässigen, uncodierten Impulsreihe (A) beaufschlagte Leitung an den einen Eingang des Schieberegisters und ein Zählimpulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen (B) von zeitlich konstanten Abständen an den entgegengesetzten Eingang des Schieberegisters geschaltet ist, wobei in der mit der Impulsreihe (C) mit vorgegebenen Abständen beaufschlagten Ausgangsleitung eine Schalteinrichtung (5) angeordnet ist,
die einerseits an den Ausgang des Zählimpulsgenerators und anderseits an das Schieberegister angeschlossen ist, wobei diese Schalteinrichtung (5) bei Eintreffen des Zählimpulses (B) und bei einer Stellung des Schieberegisters in einer von der Ausgangslage unterschiedlichen Stellung die Schalteinrichtung (5) betätigt ist, hingegen bei Eintreffen des Zählimpulses (B) bei einer
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chend langen Zeitraum gesehen, die statistisch ungeordneten Impulse (A) an Zahl übertreffen.