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Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer oder mehrerer parallel oder in Serie geschalteter Magnetkern-Zählstufen Magnetkernzählstufen arbeiten im wesentlichen nach Art eines Untersetzer, bei dem die stufenweise Ummagnetisierung eines hartmagnetischen Ringkernes, des sogenannten Zählkernes, von einem in den andern Remanenzwiderstand zur Zählung ausgenutzt wird. Die Impulse mit konstanter Spannungszeitflä-
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sen durch eine Impulsformerstufe abgeleitet oder durch Ummagnetisierung eines weiteren Kernes aus hartmagnetischem Material, dem sogenannten Treiberkern, gewonnen.
Ist der Treiberkern beispielsweise z-mal ummagnetisiert worden, so hat der Zählkem z Impulse gleicher Polarität erhalten. Ihre Summe sei ausreichend, den Zählkern während des z Impulses vollständig umzumagnetisieren. Infolgedessen steigt der durch den Zählkern fliessende Strom stark an, so dass ein mit dem Zählkern eine Kippschaltung bildender Transistor leitend wird. Dadurch wird eine Kippschwingung ausgelöst, durch die der Zählkern in den Ausgangszustand zurück geschaltet wird. Der hiebei im Kollektorkreis auftretende Stromstoss kann zur Registrierung dienen, er kann aber auch zum Schalten des Treiberkernes einer folgenden Stufe verwendet werden.
Bei Zählschaltungen mit mehreren Magnetkern-Zählstufen müssen zwar die Schaltimpulse für jede
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;stufen können hingegen gemeinsam aus dem ersten Treiberkern gewonnen werden.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer oder mehrerer parallel oder in Serie geschalteter Magnetkern-Zählstufen mit je zwei Magnetkernen und einem Transistor, der mit einem der beiden Kerne (Zählkern) eine Kippschaltung bildet, wobei die Impulse zur stufenweisen Magnetisierung dieses Kernes durchHin-und Rückschaltung des andernKernes (Treiberkern) erzeugt werden. Sie gestattet, bei gleichem Stromverbrauch die Erreichung höherer Zählverhältnisse (Verhältnis der Ein- und Ausgangsimpulszahlen) als bei den bisher bekanntgewordenen Anordnungen bzw. ist es auf Grund der Erfindung möglich, bei gleichem Zählverhältnis mit schwächeren Transistoren (mitkleinerem maximalem Kollektorstrom) auszukommen.
Erreicht werden diese Vorteile gemäss der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dadurch, dass dem mindestens einer Magnetkern-Zählstufe, vorzugsweise der ersten von mehreren Magnetkern-Zählstufen, vorgeschalteten Treiberkern (erster Treiberkern) eine von den Zählimpulsen gesteuerte Steuerstufe zugeordnet ist, die zur Erzeugung von denZählimpulsen nachfolgendenRückschaltimpulsen mit steiler Vorderflanke und flacher RUckflanke und allenfalls anschliessender Strompause dient, und die gegebenenfalls auch zur Rilckmagnetisierung der Treiberkerne aller Magnetkern-Zählstufen herangezogen ist.
Diese Schaltungsanordnung ist weiters dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Schaltimpulses für den oder die ersten Treiberkern (e) einer oder mehrerer Zählketten ein Impulsformer oder ein mit einer geeigneten Eingangsspannung, vorzugsweise einer wenigstens angenäherten Rechteckspannung ge- steuerter Impulsverstärker vorgesehen ist, der einerseits den Schaltimpuls mit steiler Vorderflanke liefert, aus welchem anderseits mit Hilfe eines oder mehrerer differenzierender Netzwerke oder mittels Schwingkreisen ein Impuls erzeugt wird, der entweder direkt oder nach entsprechender Verstärkung und Formung zur Rückschaltung aller Treiberkerne dient.
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Eine mögliche Lösung besteht darin, dass der Verstärker für den Rückschaltimpuls mit dem ersten Treiberkern eine durch die Rückflanke des Schaltimpulses angestossene Kippschaltung bildet, so dass die Differentiation im ersten Treiberkern selbst erfolgt.
An Stelle einer differenzierenden Anordnung kann erfindungsgemäss zur Ableitung des Rückschaltim - i pulses aus dem Impulsformer bzw. aus dem Schaltimpulsverstärker ein linear oder auch nichtlinear gedämpfter Schwingungskreis dienen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können an Hand der Zeichnungen der folgenden ausführlichen Beschreibung entnommen werden. Es zeigen Fig. 1 das Prinzip einer bekannten MagnetkernZählstufe, auf welche die Erfindung Bezug nimmt, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Steuerstufe für eine Magnetkern-Zählstufe und die in der Steuerstufe auftretenden Spannungen, Fig. 3 eine Anordnung zur Rückschaltung des ersten Treiberkernes, Fig. 4 den Verlauf der Kollektorspannung des Rückschalttransistors bei mehreren in Serie geschalteten Treiberkernen, Fig. 5 eine Schaltungsvariante mit Differentiation durch ein RL-Glied, Fig. 6 eine Schaltung, bei der die Differentiation durch einen Übertrager erfolgt, Fig. 7 zwei Schaltungen zur Impulserzeugung mittels LC-Kreisen, Fig. 8 eine Anordnung zur Erzeugung des Rückschaltimpulses im ersten Treiberkern selbst und Fig.
9 schliesslich die Aufteilung der Treiberkerne auf zwei parallele Rückschaltstromkreise.
Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Schaltung einer Magnetkern-Zählstufe ist sowohl von der Temperatur als auch von der Betriebsspannung abhängig. Um die Zählstufe in einem möglichst weiten Bereich von der'Temperatur und von den Schwankungen der Betriebsspannung unabhängig zu machen, isteserforderlich, die Schaltspannung am Treiberkern T möglichst hoch zu halten, d. h. den Treiberkern so schnell als möglich durchzuschalten.
Der Schaltimpuls muss daher eine steile Vorderflanke aufweisen. Seine Rückflanke hingegen ist unwesentlich. Sie induziert zwar wegen der endlichen Sättigungspermeabilität des Treiberkernes T in der Wicklung Wz eine positive Spannungsspitze, doch kann diese die Diode D nicht passieren. Dasselbe gilt auch für die Vorderflanke des Rückschaltimpulses, wogegen die Induktionsspannung am Ende dieses Impulses wieder negativ ist und daher über die Diode D wieder zum Zählkern Z gelangen kann. Daraus ergibt sich die Schwierigkeit, dass bei einer vielstufigen KettevonMagnetkern-Zählstufeil, die mit einem gemeinsamen RUckschaltimpuls gespeist wird, die letzte Stufe eine Vielzahl derartiger Induktionsspitzen erhält, was einen merklichen Einfluss auf das Zählresultat mit sich bringt.
Um diesen Fehler. zu beseitigen, hat man bisher jede Stufe für sich zurückgeschaltet, z. B. durch eine Vormagnetisierung. Dies hat aber den Nachteil, dass bei der Schaltung durch den Zählimpuls auch die Vormagnetisierung überwunden werden muss und daher eine höhere Schaltleistung erforderlich ist als bei einer Schaltung, die ohne Vormagnetisierung arbeitet. Anderseits wird bei gleicher Schaltleistung durch die Vormagnetisierung die minimal erreichbare Schaltzeit vergrössert.
Die erfindungsgemässeSchaltungsanordnung zur Steuerung von Magnetkern-Zählstufen besitzt infolge des hiebei verwendetenImpulsprogrammes diese Nachteile nicht. Dadurch, dass die Rückflanke des Rückschaltimpulses abgeflacht wird, bleibt die am Ende dieses Impulses auftretende induzierte Spannung in der Wicklung Wz so gering, dass die davon herrührende Magnetisierung des Zählkernes weit unter der Koerzitivkraft bleibt.
Das der Erfindung zugrunde liegende Impulsprogramm besteht somit darin, dass an einem Ausgang einer Steuerstufe kurze Impulse mit einer steilen Vorderflanke (Schaltimpuls) erzeugt werden, am arien Ausgang hingegenimpulse mit flacher Rückflanke (Rückschaltimpulse) auftreten, die sogar den vorhergehenden Schaltimpuls kurz überlappen dürfen, ohne jedoch in den nächsten Schaltimpuls hineinzureichen.
Aus Toleranzgründen muss man hier eine kleine Pause einfügen, in der beide Ausgänge stromlos sind.
Zur Erfüllung dieses Impulsprogrammes ist ein normaler, z. B. monostabiler Multivibrator nicht geeignet, da bei einer solchen Schaltungsanordnung beide Transistoren kurzzeitig zugleich Strom führen.
Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen, zur Erzeugung des Impulsprogrammes einen gewöhnlichen Impulsverstärker zu verwenden und diesen mit einer Differentieranordnung zusammenarbeiten zu lassen, wobei die Rückschaltimpulse durch Differentiation aus den Schaltimpulsen abgeleitet werden. Durch das hiebei auftretende exponentielle Abklingen erhält man die gewünschte flache Rückflanke.
In Fig. 2 ist eine Steuerstufe für eine Magnetkern-Zählstufe dargestellt. Es handelt sich hiebei um einen üblichen zweistufigen Impulsverstärker, bei dem das Koppelglied zwischen den beiden Stufen als Differenzierglied dimensioniert ist. Am Eingang dieses Verstärkers ist die zu zählende Rechteckspannung uQ angelegt. Das entsprechende Spannungsdiagramm ist in Fig. 2 das erste unterhalb der Schaltungsanordnung. Am Kollektor des ersten Transistors Ts 1 tritt die mit uCl bezeichnete Spannung auf.
Sie hat den in'der zweiten Zeile der Spannungsdiagramme dargestellten Verlauf und wird dem Treiber-
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in der dritten Zeile angegebenen Verlauf. Als Ergebnis dieser Schaltung erhält man am Kollektor des Transistors Ts 2 die Spannung ut2, dite dem RUckschaltimpuls für den Treiberkern T entspricht.
Der Verlauf der Spannung ist aus der letzten Zeile der Spannungsdiagramme zu entnehmen.
Diese Schaltungsanordnung weist allerdings noch einen kleinen Nachteil auf, denn durch den Treiberkern der ersten Stufe fliesst auch während der Rückstellung ein gewisser Strom in Schaltrichtung. Schal- tet man jedoch den Kern zwischen Differenzierglied und Kollektor des Schalttransistors, so kann diese Störung vermieden werden. Man kann sie auch durch eine andere Massnahme kompensieren, indem man nämlich die Anzahl der Windungen der Rilckschaltwicklung am ersten Treiberkern vergrössert oder aber den RUckschaltstrom verstärkt. Eine gemäss den vorstehenden Ausführungen verbesserte Schaltungsanordnung mit bevorzugter Rückschaltung des ersten Treiberkernes durch einen höheren Rückschaltstrom ist in Fig. 3 dargestellt.
Eine Vergrösserung dieses Rückschaltstromes ist auch dann von Vorteil, wenn man zur Erzielung einer höheren Frequenzgrenze den Treiberkern der ersten Stufe bevorzugt zurückschalten will.
Bei all diesenSchaltungen ist zu beachten, dass die Kollektorspitzenspannung desRückschalttransistors durch die Betriebsspannung und durch die in die RUckschaltwicklung transformiertenSchaltspannungen aller Treiberkerne bestimmt ist. (vagi. in Fig. 2. ) Sie ist jedoch viel kleiner als die Summe aller dieser Spannungen, da in jeder Stufe durch das Ansprechen die Schaltspannung fast zusammenbricht und die Schaltspannung der nächsten Stufe erst später einsetzt. Der Verlauf der Kollektorspannung des Rückschalttransistors bei Rückschaltung mehrerer in Reihe geschalteter Treiberkerne ist in Fig. 4 dargestellt.
Verschiedene Schaltungsvarianten ergeben sich zunächst aus der Art der Differentiation. So kann an Stelle der vorstehend besprochenen CR-Differentiation auch eine RL- oder CL-Differentiation treten, wie dies in Fig. 5 (Schaltungsanordnung mit RL-Differentiation) bzw. Fig. 7 (zwei Schaltungen zur Impulserzeugung mittels LC-Kreisen) dargestellt ist. Auch ein Impulstransformator kann, wie dies Fig. 6 zeigt, zur differenzierenden übertragung verwendet werden. Bei dieser Schaltungsanordnung ist es jedoch zweckmässig, dem Transformator eine Dämpfung zuzuschalten, damit der Schaltvorgang nicht behindert wird.
Bei der Verwendung eines LC-Kreises zur Impulserzeugung muss dieser entweder aperiodisch gedämpft sein oder es muss die Kreisenergie beim Überschwingen von einer Diode verlässlich aufgenommen werden, um mit Sicherheit nur einen Impuls zu erhalten (s. Fig. 7).
Auch durch Differentiation an der Induktivität des Treiberkernes selbst kann ein Impuls am Ende des Schaltimpulses ausgelöst werden. Dieser kann z. B. zum Anstossen einer auf diesen Kern aufgebrachten Kippschaltung dienen, welche nicht nur den Kern selbst, sondern auch alle andern Treiberkerne zurückschaltet. Eine solche Schaltungsvariante ist in Fig. 8 dargestellt.
Weitere Schaltungsvarianten ergeben sich, wenn man den Schaltstrom nicht einer Verstärkerstufe, sondern dem Impulsformer direkt entnimmt. Dies ist dann möglich, wenn dem Impulsformer ausserdem noch eine Spannung entnommen werden kann, aus der sich durch Differentiation ein Rückschaltimpuls gemäss der Erfindung ableiten lässt.
Es wurde bereits erwähnt, dass der den Rückschaltimpuls abgebende Verstärker spannungsmässig relativ stark belastet ist. Halten die zur Verfügung stehenden Transistoren diese Spannung nicht aus, wohl aber einen noch höheren Strom, so ist es empfehlenswert, am selben Verstärker zwei oder auch mehrere getrennte Lastkreise anzuschliessen, auf welche die Treiberkerne aufgeteilt werden. Eine solche Schaltungsmassnahme zeigt Fig. 9. Hiebei ist es allerdings erforderlich, die Stromkreise durch Dioden gegenseitig zu entkoppeln, damit die so entstandene Schleife nicht die Treiberkerne bedämpft und damit das Zählergebnis verfälscht. Auch beim Schaltimpulsverstärker kann man in ähnlicher Weise vorgehen, wobei sich jedoch die gegenseitige Entkopplung mittels Dioden erübrigt.
Ist nämlich der Verstärker geöffnet (stromführend), entkoppelt er sich selbst durch seinen niederen Innenwiderstanj (gesättigter Transistor).
Ist der Verstärker beim Rückschalten gesperrt, so ist eine gegenseitige Bedämpfung unerheblich, man benötigt nur etwas mehr Zeit zum Rückschalten. Man kann daher vom gleichen Verstärker aus mehrere Untersetzer-oder Zählschaltungen gleichzeitig steuern.
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