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Einrichtung zum Grössenvergleich zweier digitaler Werte
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Grössenvergleich von mindestens einer n-ade digitaler Messwerte mit einer gleichgrossen n-ade digitaler Vorwahlwerte, wobei n eine ganze natürliche Zahl ist. Der Ausdruck"n-ade"bedeutet dabei den Oberbegriff der bekannten Bezeichnungen "Duade" (Dualsystem, dyadisches System),"Triade" (triadisches System),"Dekade" (Dezimalsystem, dekadisches System),"Duodekade" (Duodezimalsystem) usw. In der n-adischen Darstellung von a ist die natürliche Zahl a 2 : n nach Potenzen der festen Zahl n > 1 zerlegt.
Bei digitalen Messverfahren ist es häufig erforderlich, zwei Werte miteinander zu vergleichen und festzustellen, welcher der beiden Werte der grössere ist (Bereichsvorwahl), bzw. ob beide Werte gleich sind (Punktvorwahl). Ein Anwendungsbeispiel hiefür sind Fördereinrichtungen, z. B. Seilbahngondeln,
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sächlich von der Fördereinrichtung eingenommene Position übereinstimmt mit der vorgegebenen Position oder sich diesseits bzw. jenseits von dieser befindet. Letzteres kann insbesondere bei Seilbahngondeln von Bedeutung sein, bei denen ein gewisser Positionsbereich als Langsamfahrstrecke vorgesehen ist. Es kann dann die Aufgabe vorliegen, mittels einer Vergleichseinrichtung festzustellen, ob sich die Fördereinrichtung innerhalb dieses Bereiches befindet oder nicht.
Üblicherweise werden solche Positionsangaben in dekadischen Ziffern geliefert. Es kann aber genausogut jedes andere n-adische Ziffernsystem benutzt werden. Meist ist die Vergleichseinrichtung so beschaffen, dass den einzelnen Ziffern verschiedene Leitungen eines Leitungssystems zugeordnet sind, von denen die dem jeweils geltenden Wert entsprechende Leitung ein charakteristisches Potential aufweist, während alle andern Leitungen spannungsfrei sind. Für dekadische Werte sind somit zehn spannungsführende Leitungen je Dekade erforderlich. Weiterhin waren bisher bei der Bereichsvorwahl für den Grössenvergleich zwischen dem Messwert und dem Vorwahlwert weitere neun Leitungen, die Dioden enthielten, erforderlich, so dass je Dekade insgesamt 19 Leitungen vorzusehen waren.
Bei Anzeige der Positionswerte in mehreren Dekaden arbeiten Grössen-Vergleichseinrichtungen etwa folgendermassen. Sind beispielsweise drei Dekaden, also Hunderter, Zehner und Einer vorgesehen, so ist zuerst zu prüfen, ob bei den Hunderter-Werten ein Unterschied zwischen Messwert und Vorwahlwert vorliegt. Ist dies der Fall, dann besteht kein Zweifel, welcher der beiden zu vergleichenden Werte der grössere ist, ; eine weitere Untersuchung der folgenden Dekaden ist dann nicht mehr erforderlich.
Sind hingegen die beiden Hunderter-Werte gleich, dann ist in entsprechender Weise der Grössenvergleich bei den Zehner-Werten fortzusetzen und gegebenenfalls dann auch noch bei den Einer-Werten durchzuführen.
Während also für die Gleichheit von Messwert und Vorwahlwert - wie sie für die Punktvorwahl benötigt wird - Übereinstimmung der Werte für jede n-ade erforderlich ist, ist für die Bereichsvorwahl Ungleichheit festzustellen, z. B. Messwert > Vorwahlwert. Im allgemeinen ist dafür sowohl Übereinstimmung einzelner n-aden als auch Unterschied bei andern n-aden zu erfassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Grössenvergleich zweier digitaler
Werte zu schaffen, bei der der Aufwand an Leitungen gegenüber den bisherigen Methodenvermindert ist und die auch nach vorübergehendem Ausfall der Versorgerspannung stets wieder eine richtige Anzei- ge gibt, wie das durch die Bereichsvorwahl gewährleistet ist.
Die Erfindung besteht darin, dass zur Feststellung der Gleichheit von Messwert-und Vorwahlwert
Gatter mit cyclischer Abfrage der Messwerte sowie Vergleich mit dem Vorwahlwert vorgesehen sind und dass zur Feststellung der Ungleichheit von Messwert und Vorwahlwert eine abhängig vom Vorwahlwert eingeschaltete und vom Endimpuls der Vorwahl-n-ade abgeschaltete Gedächtnisschaltung vorgesehen ist, deren Ausgang auf Mittel zum Vergleich mit den cyclisch abgefragten Messwerten geschaltet ist.
Gemäss weiterer Erfindung kann die Gedächtnisschaltung einerseits eine über getrennte Differen- zierstufen, insbesondere Kondensatoren und Widerstände, mit dem Vorwahlwert und dem Endsignal der
Vorwahl-n-ade gesteuerte Kippstufe sein. Dabei wird die Zeitkonstante der Differenzierstufe für den
Vorwahlwert vorzugsweise kleiner als die Zeitkonstanten der andern Differenzierstufen gewählt.
Anderseits kann die Gedächtnisschaltung erfindungsgemäss eine von einem vom Vorwahlwert ab- hängigen Nachfolgeimpuls angestossene und vom Endsignal der Vorwahl-n-ade abgeschaltete Kippstufe sein.
Gemäss weiterer Erfindung sind der Ausgang der Gedächtnisschaltung und die cyclisch abgefragten
Messwerte auf ein UND-Gatter geschaltet, derart, dass der UND-Gatter-Ausgang während des Vorwahl- impulses Signal gibt. Erfindungsgemäss kann für alle Messwert-n-aden eine gemeinsame n-ade nach- einander erregter Impulsleitungen vorgesehen sein. Dabei kann in jede Messwertleitung ein UND-Gatter eingesetzt sein, welches abhängig vom in der jeweiligen n-ade entsprechenden Impulswert an- spricht, wobei die Ausgänge der UND-Gatter jeder n-ade durch ein ODER-Gitter zusammengefasst sind. Schliesslich kann der ODER-Gatter-Ausgang erfindungsgemäss zusammen mit dem Punktvorwahlwert auf ein UND-Gatter und zusammen mit dem Ausgang der Gedächtnisschaltung zur Bereichsvorwahl auf ein weiteres UND-Gatter geschaltet sein.
Bei der zweiten oben genannten Alternative der Gedächtnisschal- tung, bei der Impuls und Nachfolgeimpuls verwendet sind, hat es sich als günstig erwiesen, Mittel zum Beaufschlagen jeder Impulsleitung mit einem Impuls und einem Nachfolgeimpuls pro n-ade vorzusehen, wobei der Nachfolgeimpuls der i-ten Leitung (i = ganze Zahl, 0 : s i : s n) zeitlich vor dem Impuls der (i +l)-ten Leitung liegt. Dabei ist zur Feststellung der Übereinstimmung der jeweilige Impuls und zur Feststellung der Ungleichheit der entsprechende Nachfolgeimpuls vorgesehen.
Weiterhin ist es günstig, wenn jede der ersten n-1 Impulsleitungen mit der entsprechenden n-l Nachfolgeimpülsleitung mit je einem ODER-Gatter zusammengefasst sind, derart, dass bei Vorwahl eines dieser n-1 Impulse die Vorwahlleitung auch den entsprechenden Nachfolgeimpuls führt. Schliesslich können die ersten n-1 Nachfolgeimpulse ausserdem erfindungsgemäss auf ein gemeinsames ODER-Gatter geschaltet sein, dessen Ausgangsimpuls bei Koinzidenz mit dem Vorwahlwert, insbesondere in einem UND-Gatter, zum Anstossen der Gedächtnisschaltung vorgesehen ist. Dabei kann der n-te Nachfolgeimpuls erfindungsgemäss zum Abschalten der Gedächtnisschaltung verwendet sein.
In allen Fällen können zum Beaufschlagen der Impulsleitungen beliebige, einschlägige Mittel vorgesehen sein. Besonders bewährt hat sich eine elektronische Methode, das sogenannte Schieberegister, da hiebei keine mechanischen Kontakte betätigt werden müssen.
An Hand von Ausführungsbeispielen sowie am Beispiel des dekadischen Ziffernsystems als Spezialfall der n-adischen Ziffern werden im folgenden weitere erfindungsgemässe Einzelheiten erläutert ; es zeigen Fig. l eine erfindungsgemässe Einrichtung mit einer Gedächtnisschaltung mit Eingang über Differenzierstufen ; Fig. 2 die zeitliche Folge der Impulse in den Impulsleitungen gemäss Fig. l : Fig. 3 eine Signalfolge am Eingang und Ausgang der Kippstufe gemäss Fig. l : Fig. 4 eine erfindungsgemässe Einrichtung mit einer Gedächtnisschaltung, die vom jeweiligen Nachfolgeimpuls des Vorwahlimpulses gesteuert ist ; Fig, 5 die zeitliche Folge in den Impulsleitungen gemäss Fig. 4 ;
Fig, 6 eine Signalfolge 11m Eingang und Ausgang der Kippstufe gemäss Fig. 4.
Sind sowohl der Messwert-M-als auch der Vorwahlwert-V-in dreistelligen dekadischen Zah-
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undvorwahl" der Fall ist, so sind dazu die Bedingungen E = E, Z = Z und H = H zu erfüllen. Wenn 'mvmv mv
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dagegen die Ungleichung M > V durch die Vorwahl gemeldet werden soll, das ist bei der sogenannten "Bereichsvorwahl" der Fall, so sind folgende Voraussetzungen notwendig :
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<tb>
<tb> Entweder <SEP> 1) <SEP> H <SEP> > <SEP> H <SEP>
<tb> m <SEP> v
<tb> oder <SEP> 2) <SEP> H <SEP> = <SEP> H <SEP> und <SEP> Z <SEP> > <SEP> Z
<tb> m <SEP> v <SEP> m <SEP> v
<tb> oder <SEP> 3) <SEP> H <SEP> = <SEP> H <SEP> und <SEP> Z <SEP> = <SEP> Z <SEP> und <SEP> E <SEP> > <SEP> E.
<tb> m <SEP> v <SEP> m <SEP> v <SEP> m <SEP> v
<tb>
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tig.
Die Leitung des gemessenen Wertes führt Signalspannung, während alle übrigen Leitungen die Spannung Null haben. Unter diesen Voraussetzungen lässt sich z. B. die Gleichung Hm = Hv realisieren, wenn die zehn Leitungen der Hunderter-Messdekade auf einen Schalter führen, der auf den Wert der Vorwahl eingestellt ist. Zur Realisierung der Ungleichung, beispielsweise Hm > Ho. wired bisher meist eine Diodenverkopplung der Messleistung gewählt, derart, dass die Ausgangsleistung stets dann Signal-
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Bei Verwendung mehrerer Vorwahlen ist der bisherige Aufwand pro Dekade relativ gross, da unter anderem für eine Dekade 19 Leitungen, für k Dekaden daher 19 k Leitungen sowie eine gemeinsame Diodenkombination und je Vorwahl ein Schalter mit zwei Ebenen erforderlich sind.
Im folgenden wird an Stelle der vorher als Beispiel gewählten Hunderter-Ziffern mit der Bezeichnung H eine beliebige Dekade mit der Bezeichnung --D-- zugrunde gelegt. Zur Verminderung des Aufwandes an Leitungen und Schaltern sieht die Erfindung ein Zeitmultiplex-Verfahren vor. In Fig. l ist ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel schematisch gezeichnet. Von den von einer nicht weiter dargestellten digitalen Messeinrichtung kommenden Messleitungen - es liegt hier also ein n-adisches Ziffernsystem mit n-10 vor-führt entsprechend dem Positionswert dieser n-ade stets nur eine Leitung
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nungsimpulse gelegt. Das kann in beliebiger Weise, beispielsweise mechanisch oder elektronisch (z. B.
Schieberegister), mit einem in Fig. l symbolhaft angedeuteten Gerät--21-- ausgeführt werden. Fig. 2, in deren Abszisse die Zeit-t-abgetragen ist, zeigt den zeitlichen Zusammenhang zwischen den einzelnen Spannungen --I0 bis Zig-. Die Impulsbreite ist etwas kleiner als ein Zehntel der Zeit-T-, die gleich dem Reziprokwert der Impulsfolgefrequenz ist. Dadurch kann niemals gleichzeitig an mehr als einer Leitung Impulsspannung stehen.
An diese zehn Impulsleitungen -10 und 19 - sowie an die Mess-
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Ausgänge durch das ODER-Gatter --20-- zusammengefasst sind (Fig. l). Der Ausgang dieses ODER-Gat- ters-20-liefert auf die Leitung --22-- eine Impulsfolge, die zeitlich mit den Impulsen derjenigen I-Leitung zusammenfällt, deren Nummer mit dem Messwert korrespondiert.
An die I-Leitungen ist der Vorwahlschalter --23--, der beispielsweise ein Drehschalter (wie gezeichnet) oder ein Schiebeschalter (s. Fig. 4) sein kann, angeschlossen. Die Ausgangsleitung --24-- des Vorwahlschalters --23-- mit dem Vorwahlpotential-Dv--ist zusammen mit der Leitung --22-- mit dem Potential-DL-an ein UND-Gatter --25-- gelegt, dessen Ausgang --26-- nur dann ein impulsförmiges Signal-Dg--liefert, wenn der Messwert --Dm-- gleich --Dv-- ist (--Dm-- ist dabei einer der Werte --Do bis Do- ; der Index-g-an-Dg-soll einen Hinweis auf dieGleichungDm= Dv geben). Für weitere Dekaden können dieselben zehn I-Leitungen (-lu bis Ig--) verwendet werden.
Es ist lediglich für jede Dekade eine zusätzliche Leitung erforderlich, die der Leitung --22-- in Fig. l entspricht. Für k Dekaden sind also erfindungsgemäss insgesamt (10 + k) Leitungen nötig. Auf diese Weise kann die Gleichung Dm = Dv für jede Dekade erfüllt werden.
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:Leitung --30-- werden durch die Glieder --Rl und R2--(Widerstände)bzw. --C1 und C2-- (Kapazitäten) differenziert. Mit den differenzierten Rückflanken dieser Impulse wird eine Kippstufe -31- in der Weise angesteuert, dass von dem differenzierten Impuls --Dv--(Leitung --24--) die Kippstufe--31-
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auf Null setzt.
In Fig. 3, in deren Abszisse die Zeit-t-abgetragen ist, sind die Impulsspannungen --Dv- (Lei-
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und-Ig"" (Leitung-30--) sowie die durch die Stufen--C(Fig. l) der Kippstufe --31-- der in Fig. 3 gezeichnete Impuls --A--. Dieser wird zusammen mit dem Signal-DL-- der Leitung-22-- auf ein UND-Gatter-33- (Fig. l) gegeben. An seinem Ausgang - entsteht dann das Impulssignal-Du-- der Ungleichung, wenn das Signal-Dt- (Leitung-'22-)
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--A-- (Leitung --32--)wert-Dv--ist (der Index --u-- an-Du--soll einen Hinweis auf die Ungleichung Din > Dv geben).
Die auf den Leitungen --26 und 34-- auftretenden Signale liefern also beispielsweise ein Kriterium dafür, ob ein vorgewählter Positionswert von einem bewegten Objekt, z. B. einer Seilbahngondel erreicht ist oder ob sich dieses Objekt innerhalb eines vorgewählten Bereiches befindet. Diese Signale können dann zur Auslösung von Einrichtungen zum Stillsetzen oder zur Geschwindigkeitsverminderung des bewegten Objektes benutzt werden.
Es ist zweckmässig, die Zeitkonstanten -R2#C2- grösser zu wählen als-Rl-Cl-- (Fig. l), damit auch für den Fall-Dy == Ig-, in dem also an den Leitungen --24 und 30-der gleiche Impulssteht,
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Erzeugung des Signals --Du--(Leitung--34--) am Ausgang des UND -Gatters --33- darf erst beginnen, wenn der Impuls-Dv-- (Leitung-24--) bereits beendet ist. Dazu kann erfindungsgemäss die in Fig. 3 dargestellte differnzierte Rückflanke von --Dv-- benutzt werden. Derartige differenzierte Impulse enthalten einen starken Anteil hoher Frequenzen.
Eine Beschaltung der impulsführenden Leitungen mit Kondensatoren, wie sie zum Schutz gegen Störungen wünschenswert wäre, ist hiebei nur in beschränktem Umfange möglich, da sonst die hohen Frequenzen zu sehr unterdrückt und daher die Impulse in unzulässiger Weise verformt würden.
Erfindungsgemäss ist daher eine weitere Verbesserung vorgesehen. Das wird an Hand von Fig. 4 erläutert, in der gleiche Teile so wie in Fig. l bezeichnet sind. In der erfindungsgemässen Ausgestaltung gemäss Fig. 4 sind an Stelle der zehn Impulse -I0 bis I9-- auf prinzipiell ähnliche Weise wie vorher
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ersten neun (allgemein : n bis 1) Leitungspaare ist gemäss Fig. 4 über ein ODER-Gatter (-40 bis 48-) auf die entsprechende Leitung (--I0....I8--) gegeben. Wegen dieser ODER-Gatter-40 bis 48--führendabei die Leitungen --I0 bis I2-- alle sowohl den Impuls-Iia-als auch den Impuls-Iib (i = 0.... 8)"".
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kombiniert wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l. Auf diese Weise werden die Impulse - für die Gleichung Dm = Dv in Leitung --26-- gewonnen.
Auf der Seite der Vorwahleinheiten sind im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 folgende Änderungen gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l vorgesehen : Der Vorwahlschalter -23-- kann an eine der Leitungen --I0 bis 18 und Ig-angeschlossen werden.
Sämtliche Impulse o t, bis Ig u-sind mit einem ODER-Gatter --49-- in der Leitung -50-- zu einer Impulsreihe --Ib-- zusammenfasst. Zur Erzeugung des Ausgangsimpulses --A-- (Leitung --32--) der Kippstufe --31- ist ein Impuls --Dvb-- in der Leitung --51-- vorgesehen, der über ein UND-Gatter --52-- aus dem Vorwahlimpuls --Dv-- (Lei-
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cher Weise wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l. Die zeitlichen Zusammenhänge (Abzisse --t--) sind aus Fig. 6 zu ersehen.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 4, bei welcher die differenzierte Rückflanke der I-Impulse des Aus-
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führungsbeispieles gemäss Fig. l durch einen eigenen Impuls ersetzt ist, dessen Energieinhalt zum grössten Teil bei den tieferen Frequenzen liegt, können sämtliche Leitungen ausreichend mit Kondensatoren beschaltet und damit gegen Störungen unempfindlich gemacht werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich allgemein die Vereinfachung von Kopier- werks-Vorwahlen, kann also-ebenso allgemein gesagt-mit grossem Vorteil durch Einführung eines Zeitmultiplex-Verfahrens gelöst werden. Die erfindungsgemässe Einrichtung kann beispielsweise bei Seilbahn-Programmgebern, Werkzeugmaschinensteuerungen u. ähnl. Steuerungen mit Vorwahl angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Grössenvergleich von mindestens einer n-ade digitaler Messwerte mit gleich-
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tung (31) vorgesehen ist, deren Ausgang (32) auf Mittel zum Vergleich mit den cyclisch abgefragten Messwerten (22) geschaltet ist.