Elektrische Einrichtung zur digitalen Steuerung oder Regelung Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf digitale Steuer- oder Regeleinrichtungen, ins besondere auf Einrichtungen zur Programmsteuerung ge eines beweglichen Organs, beispielsweise der Lag eines Maschinenteiles, wie dies beim Betrieb mancher Maschinen erwünscht ist. Beispielsweise sei hier die glichen Organs relativ<B>zu</B> Steuerung eines ersten beweg einer vorbestimmten Lage und die automatische Kor rektur der Lagedieses Organs relativ zur festen Lage eines zweiten Organs, insbesondere zur Einhaltung eines bestimmten Abstandes, erwähnt.
Zur digitalen Steuerung wird ein Steuersignal in digitaler Form erzeugt, das dem Unterschied zwi schen der tatsächlichen Lage des Organs und der ge wünschten Lage entspricht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine digitale St-euer- oder Regeleinrichtung zu schaffen, bei der ein erstes Steuersignal entsprechend einer vorbestimmten Differenz zwischen einem zweiten Steuersignal, das sich auf eine vorbestimmte gewünschte Lage des Or gans bezieht (Sollwert), und einem dritten Steuer signal, das der tatsächlichen Lage dieses Organs (Ist- wert) entspricht, erzeugt wird. Das erste Steuersignal (Regelabweichung) soll hierbei Richtung, Grösse und Geschwindigkeit der Verstellbewegung beeinflussen.
Dabei kann dieses Signal in Beziehung mit einem wei teren Steuersignal (Trä 'gersignal) gesetzt werden, das die Richtung der Korrekturbewegung bestimmt. Die Erfindung hat das Ziel, eine rasche und genaue Aus- regelung der Lagefehler zu erreichen. Hierzu ist vor allem die Ausbildung der Subtrahiereinrichtung zur Gewinnung des Steuersignals oder der Regelabwei chung von Bedeutung.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet<B>'</B> dass die Subtraktion Stelle für Stelle durch Addition- von<B>-</B> Grundsignalen und komplementären Signalen mit Hilfe von Gattern erfolgt.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungs beispiel der Erfindung schematischdargestellt ist.
Zunächst zeigt Fig. <B>1</B> den grundsätzlichen Auf bau einerdigitalen Lagesteuerung, wie er bereits an anderer Stelle vorgeschlagen wurde. Die Fig. <B>1 be-</B> zieht sich auf die Einstellung d-er Dicke eines Metall streifens<B>16</B> in Walzwerken. Der MetalIstreifen läuft zwischen einer oberen Rolle 12 -und einer unteren Rolle 14 eines Walzgerästes <B>10</B> hindurch.
Die Dicke des Streifens kann dadurch beeinflusst werden, dass cin Anstellmotor <B>30</B> über einen Spindeltrieb <B>32</B> die Walze 12 mehr oder weniger in Richtung auf die Walze 14 verstellt. Zur Stromversorgung des Motors <B>30</B> ist ein Leonardgenerator <B>58</B> vorgesehen.
Der Sollwert der Stellung der Walze 12 und damit der Dicke des Streifens<B>16</B> wird mittels einer Loch karte<B>18</B> oder eines ähnlichen Inforinationsträgers vorgegeben, der in eine Auswerteinrichfung 20 ein gesetzt wird. Die Auswerteinrichtung liefert ein bi näres Steuersignal (X) mit einer beliebigen Anzahl von Stellen, wobei jede Stelle entweder den Wert<B>0</B> oder<B>1</B> hat, entsprechend den in der Lochkarte aus gestanzten oder nicht ausgestanzten Feldem. Das digitale Signal wird einer Speichereinrichtung 22<B>zu-</B> geführt, an deren Ausgang das Signal als Sollwert dauernd zur Verfügung steht. Der Sollwert wird einer digitalen Subtrahiereinrichtung <B>26</B> zugeführt.
Der zweite Eingang dieser Einrichtung erhält ein aus der Iststellung der Walze 12 abgeleitetes digitales Signal (Y), das die gleiche Stellenzahl wie das Soll- wertsignal aufweist. Zu diesem Zweck ist ein Analog- Digital-Umsetzer <B>28</B> vorgesehen, an dessen Eingang das analoge Stellungssignal eingespeist wird, und an dessen Ausgang das digitale Signal erscheint. Es ist möglich, in der Verbindung zwischen dem Motor<B>30</B> und dem Umsetzer eine Kupplung 34 einzusetzen.
Die Subtrahiereinrichtung bildet die digitale Dif ferenz zwischen dem Sollwertsignal. und dem Istwert- signal und liefert am Ausgang ein digitales Steuer signal (X-Y) an den Digital-Analog-Umsetzer 42. Für nähere Einzelheiten, bezüglich des Grundaufbaues der Programmsteuereinrichtung sei auf die Schweizer Patentschrift Nr. <B>360715</B> verwiesen.
Das am Ausgang des Dio"ital-Analog-Umsetzers 42 erscheinende, stetig veränderbare Abweichungs- signal dient zur Aussteuerung eines Verstärkers 44, beispielsweise eines Magnetverstärkers, der einen Regler 48 zur Steuerung der Erregerwicklungen<B>56</B> und<B>57</B> des Generators <B>58</B> beeinflusst. Es ist möglich, eine Rückführung über eine Tachometermaschine <B>50</B> vorzusehen. Einzelheiten sind aus der oben genannten Patentschrift zu entnehmen.
Nähere Angaben über einen vorgeschlagenen Aufbau des Digital-Analog- Umsetzers 42 sind in der Schweizer Patentschrift Nr. <B>360,518</B> enthalten,.
In Fig. 2 istdie Ausbildung der digitalen Subtra- h#iereinrichtung <B>26</B> schematisch angedeutet. Sie be steht aus drei Stufen<B>91, 93, 95</B> für drei Stellen des digitalen Soll- und Istwertsignals. Selbstverständ lich kann die Stufenzahl beliebig erhöht werden. Sie hängt im wesentlichen von der verlangten Genauig keit ab.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wer-den die komplemen- tären Stellen und " aus der Speichereinrich- tung 22 entnommen und<B>je</B> einem Eingang der Stufen in der entsprechenden, Reihenfolge zugeführt.
Das gleiche geschieht bei den Stellen Yl, <I>Y2,</I> Y" und den komplementären Stellen Y" <I><U>Y,</U></I> und f. des Istwert- signals ausdem Analog-Digital-Umsetzer <B>28.</B> An den Ausgängen Dj, D2> <B><I>D</I> 3</B> der Stufen erscheint für jede Stelle ein sogenanntes Differenzsignal, aus dem durch Zusammenfassung aller Stufen das Regelabweichungs- signal entsteht.
Die Signale werden dem Digital,-Ana- log-Umsetzer 42 zur Verarbeitung zugeführt.
Zusätzlich erhält die erste Stufe 21 ein Träger- eingangssignal <B>C.,</B> das dem negativen Bezugspotential BB- der Speisespannungsquelle entspricht. Die erste Stufe91 lieferteinTrägerausgangssigna1C1,das seiner seits dem Eingang der zweiten Stufe zugeführt wird'. Das Trägerausgangssignal <B>C,</B> dieser Stufe wird in die dritte, Stufe<B>95</B> eingespeist, deren Trägersignal<B>C,</B> dem Digital-Analog-Umsetzer 42 zur Festlegung der Rich- tun- der Korrekturbewegung zugeführt wird.
Figr. <B>3</B> zeigt eine binäre Tabelle, in der die mög lichen Betriebszustände jeder Stufe in der Subtrahier- einrichtung <B>26</B> dargestellt sind, und zwar bezogen auf die verschiedenen Möglichkeiten der Kombination von Eingangssignalen. Die dritte und fünfte Spalte der Tabelle gibt den binären Wert des Trägerein- gangssignals und des Trägerausgangssignals jeder ein zelnen Stufe an, während die vierte Spalte das Aus- gangsdifferenzsignal <B>D</B> der Stufe zeigt. Die Tabelle gilt für jede beliebige Stufe der Subtrahiereinrichtung.
Fig. 4 zeigt ein Schema einer Einrichtung, die ge mäss der Tabelle nach FinG. <B>3</B> arbeitet. Man erkennt ein erstes Undgatter <B>110</B> mit zwei Eingängen und einem Ausgang, wobei der eine Eingang Signal über ein Odergatter 114 erhält, dessen Eingänge von dem komplementären Signal<B>1</B> und vom Signal Y besetzt werden. Hat entweder das Signal Yoder das Signal Y den Wert<B>1,</B> so wird der erste Eingang 112 des Und- gatters <B>110</B> besetzt. Dem zweiten Eingang<B>118</B> ist ein Odergatter 120 zugeordnet, dessen Eingänge die Signale Y und X zugeführt werden.
Das Ausgangs signal des Undgatters <B>1, 10</B> wird über ein Odergatter 122 dem ersten Eingang 124 eines weiteren Undgat- ters <B>126</B> zugeführt, das ein Ausgangssignal ii liefert, wenn beide Eingänge besetzt sind. Das Signal<B>D</B> kann <B>.</B> urch ein Nichtgatter in das Signal<B>D</B> umgewandelt werden. Das Odergatter 122 erhält überdies an sei nem zweiten Eingang das Trägersignal C"1".
Analoge Gatterkombinationen sind dem zweiten Eingang<B>128</B> des Undgatters <B>126</B> zugeordnet, beste hend aus den beiden Odergattern 140, 142, die die Eingänge<B>136</B> und<B>138</B> eines Undgatters 134 beset zen, und dem Odergatter<B>132</B> mit einem zweiten Ein gang, das das komplementäre Trägersignal i#U, er hält. Die Odergatter 140 bzw. 142 geben ein Signal ab, wenn die Eingangssignale X<I>oder</I> Y bzw. <B>2</B> oder <I>Y</I> den Wert<B>1</B> haben. Eine nach dem Schema der Fig. 4 aufgebaute Schaltung ist in jeder einzelnen Stufe der Subtrahiereinrichtung enthalten.
Fig. <B>5</B> zeigt schematisch eine Schaltung zur Bil dung des Trägersignals, die jeder einzelnen Stufe zu geordnet ist. Sie enthält ein Undgatter <B>150,</B> dessen Eingänge von den Signalen X<I>und</I> Y besetzt werden, und das an ein Odergatter<B>152</B> einAusgangssignal lie fern kann. Ein zweiter Eingang des Odergatters wird vom Trägereingangssignal <B>C</B> besetzt. Die Signale X und Y werden darüber hinaus einem weiteren Oder gatter<B>160</B> zugeführt.
Die beiden Odergatter<B>152</B> und <B>160</B> sind an Eingänge 154 und<B>158</B> eines Undgatters <B>156</B> geführt, das an seinem Ausgang das Trägeraus- gangssignal abgibt und der nächsten Stufe der Sub- trahiereinrichtung zuführt. In der letzten Stufe<B>(95</B> in Fig. 2) wird das Trägerausgangssignal dem Digital- Analog-Umsetzer 42 zugeführt.
Fig. <B>6</B> zeigt ein Beispiel für einen Schaltungsauf bau zur Verwirklichung der schematischen Schaltung nach Fig. 4 und Fig. <B>5,</B> mit anderen Worten die In nenschaltung einer beliebigen Stufe der Subtrahierein- richtung <B>26.</B> Dabei sind gleichartige Schaltungsele mente mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 4 und<B>5</B> versehen. Es sei angenommen, dass es sich um die zweite Stufe<B>93</B> in Fig. 2 handelt.
Jeder Transistor arbeitet als Nichtgatter und ist gesperrt, wenn kein Eingangssignal angelegt wird. Um die Sperrung sicherzustellen, ist eine Vorspannung über die Klemme BB+ vorgesehen. Sobald die Basis eines Transistors negatives Signal erhält, wird- er durchlässig und hat praktisch den Widerstand Null.
Das komplementäre Signal Y, ist der Basis eines Transistors<B>180</B> zugeführt, dessen Ausgangssignal (Kollektorspannung) das Signal X, darstellt. Um gekehrt entspricht das, Kollektorpotential des Tran sistors<B>182</B> wieder dem komplementären Signal y2- Die zweite Stelle Y, des Istwertsignals wird dem Transistor 184 und die komplementäre Stelle Y, dem Transistor<B>186</B> zugeführt. Das Kollektorpotential des Transistors 184 entspricht dem Signal F., das Kollek- torpotential des Transistors<B>186</B> dem Signal Y..
Eine solche Anordnung ist möglich, wenn der Analog- Digital-Umsetzer <B>28</B> nach Wunsch sowohl das. Stel lensignal als auch das komplementäre Stellensignal abgibt. Ist dies nicht der Fall, so kann die Basiselek trode des Transistors<B>186</B> auch an die Kollektorelek- trode des Transistors 184 angeschlossen werden, ähn lich wie dies bei den Transistoren<B>180, 182</B> geschieht. <B>Z></B> Das Trägersignal Ci wird der Basiselektrode des Transistors<B>188</B> zugeführt, so dass dessen Kollektor- potential dem komplementären Signal<B>E,</B> entspricht.
Das Kollektorpotential des Transistors<B>190</B> stellt wie der das Signal C, dar. In ähnlicher Weise kann<B>je</B> nach den verfügbaren Eingangssignalen durch wei tere Transistorstufen nach Belieben eine Signal umkehrung vorgenommen werden.
Das Undgatter <B>110</B> besteht aus einem Netzwerk aus Widerständen und Dioden, dessen erster Eingang von einem ersten Odergatter 114 mit zwei Dioden, besetzt wird. Den beiden Eingängen des Odergatters 114 wird, das Signal 7, vom Kollektor des Transistors <B>182</B> bzw. das Signal Y2 vom Kollektor des Transi stors<B>186</B> zugeführt. Der zweite Eingang des Undgat- ters <B>110</B> wird vom Odergatter 120 besetzt,<U>dessen</U> Eingänge an den Kollektor des Transistors 184 (Y2) und an den Kollektor des Transistors<B>180</B> (X2) an geschlossen sind.
Das Ausgangssignal des Undgatters <B>110</B> wird mit dem Signal C, über ein Odergatter in Form eines Ventils 122 zusammengesetzt, dessen Ausgangssignal dem einen Eingang<B>135</B> des Undgat- ters <B>126</B> zugeführt wird.
Das zweite Undgatter 134 ist mit seinen beiden Eingängen an die Ausgänge zweier Odergatter 140 und 142 angeschlossen, die ihrerseits durch geeignete Verbindung mit den Transistoren<B>180, 182,</B> 184 und <B>186</B> die in Fig. 4 angedeuteten Eingangssignale erhal ten. Das Ausgangssignal des Undgatters 134 wird mit dem komplementären Trägersignal -Ü, über ein Oder gatter<B>132</B> zusammengesetzt und dem zweiten Ein gang<B>125</B> des Undgatters <B>126</B> zugeführt. Das Aus gangssignal des Undgatters <B>126</B> steuert den Transistor <B>192</B> aus, der wieder als Nichtgatter arbeitet.
Die Kol- lektorspannung des Transistors<B>192</B> stellt das Diffe renzsignal<B>D,</B> dar, das an der Klemme<B>195</B> abgenom men werden kann. Ein nachfolgendes Nichtgatter 194 liefert das komplementäre Differenzsignal 42. Das Trägersignal<B>C,</B> für die nächste Stufe wird mit Hilfe eines Undgatters <B>150</B> erzeugt, dessen beide Eingänge über Dioden<B>196, 198</B> mit den Signalen X, und Y, besetzt werden.
Das Ausgangssignal des Undu gatters wird in einem Odergatter<B>152</B> mit dem Trä- gereingangssignal Ci zusammengesetzt und dem einen Eingang 154 des Undgatters <B>156</B> zugeführt. Der zweite Eingang<B>157</B> dieses Undgatters wird über ein Odergatter<B>160</B> besetzt, an dessen Eingänge ebenfalls die Signale<I>X2, Y2</I> angelegt werden. Am Ausgang des Undgatters <B>156</B> entsteht das Trägersignal<B>C,</B> das an der Klemme<B>197</B> abgenommen werden kann.
Fig. <B>7</B> zeigt ein Gesamtschema der Schaltung nach Fig. <B>6,</B> aus dem die, einzelnen Wirkverbindungen deut licher hervorgehen. Die Nichtgatter sind dabei durch Rechtecke veranschaulicht.
In Fig. <B>8</B> ist die bewegliche obere Walze 12 rela tiv zur festen unteren Walze 14 angedeutet. Das Aus gangssignal an der Klemme<B>195</B> bestimmt die digitale Differenz für eine bestimmte Stelle des gesamten Ab- weichungssignals und damit den zum Ausgleich der Abweichung erforderlichen Betrag. Das Trägersignal <B>C2</B> an der Klemme<B>197</B> bestimmt die Richtung der Korrekturbewegung der Walze 12 gegenüber der Walze 14. Nähere Einzelheiten hierilber können der bereits genannten Patentschrift Nr. <B>360518</B> entnom men werden.
Der Erfindungsgegenstand beruht auf der Ver- wend,ung von Transistoren in Verbindung mit Ven tilen und Widerständen zur Subtraktion zweier binärer Zahlen. Die Differenz wird als Steuer- oder Regel- abweichungssignal herangezogen. Die digitale Subtra- hiereinrichtung <B>26</B> bildet den Unterschied zwischen dem Istwertsignal (Y) und dem Sollwertsignal (X) als Differenzsignal<B>D</B> für die digitale Regelung.
Die Sub- trahiereinrichtung arbeitet irn Grunde als Addiereinrich- tung, da die Wirkungsweise der Subtraktion darauf be ruht, dass das Komplernentder einen binären Zahlzuder anderen binären. Zahl addiert wird. Wer-den zwei iden tische Zahlen auf,diese Weise addiert, so entsteht nicht Null, sondern eine Zahl, die der Steuereinrichtung als Nulläquivalent vorgeschrieben werden kann.
Wenn .nun die eingegebenen Zahlen X und Y in beliebiger Richtung um einen gewissen Betrag auseinander- gehen, entfernt sich die Differenz<B>D</B> um den gleichen Betrag von der Zahl, die als Nulläquivalent angenom men wäre.
Eine binäre Zahl mit einer Stelle kann nur zwei Werte haben, entweder den, Wert<B>0</B> oder den Wert<B>1.</B> Eine binäre Addition zweier einstelliger Zahlen X und Y liefert daher eine Zahl, die ebenfalls entweder den Wert<B>0</B> oder<B>1</B> haben kann. Darüber hinaus wird ein weiterer Eingang und Ausgang benötigt, -um ein Trägereingangssignal einzuspeisen, das aus einer vor hergehenden Addition<U>bestimmt</U> wird, und um ein Trägerausgangssignal zu liefern, das die nachfolgende Addition modifiziert. Die binäre.
Addition von zwei mehrstelligen Zahlen<I>X" X2</I><B>...</B><I>X"</I> und YI, <I>Y2</I><B>...</B> Y" geht daher so vor sich, dass der Prozess für jede- entsprechende Stelle der gleiche bleibt, solange das Trägereingangssignal aus der vorhergehenden Stelle geliefert wird und an die nachfolgenden Stellen Wel- tergegeben werden kann. In der entsprechenden elek trischen Einrichtung wird für jede Stelle eine Stufe benötigt, so dass die Addition zweier Signale mit n Stellen entsprechend n Stufen erforderlich macht.
Die nähere Erläuterung einer Stufe anhand der Fig. <B>6</B> trifft gleichermassen auch für die übrigen Stufen der gesamten Einrichtung zu.
Im Ausführungsbeispiel wurde angenommen, dass die Speichereinrichtung 22 die komplementären Signale 2 liefert. Statt dessen können aus der Stufe auch die Grundsignale entnommen und mittels Nicht- gattem in die komplementären Signale umgeformt werden.
Statt der im Ausführungsbeispiel verwendeten Halbleitergatter können auch Gatter beliebigen ande ren Aufbaues, beispielsweise auf Transduktorgrund- lage, verwendet werden.
Electrical device for digital control or regulation The present invention relates generally to digital control or regulating devices, in particular to devices for program control of a movable organ, for example the position of a machine part, as is desirable in the operation of some machines. For example, the same organ relative to control of a first movement in a predetermined position and the automatic correction of the position of this organ relative to the fixed position of a second organ, in particular to maintain a certain distance, should be mentioned.
For digital control, a control signal is generated in digital form that corresponds to the difference between the actual position of the organ and the ge desired position.
It is an object of the invention to provide a digital control or regulating device in which a first control signal corresponding to a predetermined difference between a second control signal, which relates to a predetermined desired position of the organ (target value), and a third Control signal that corresponds to the actual position of this organ (actual value) is generated. The first control signal (system deviation) is intended to influence the direction, size and speed of the adjustment movement.
This signal can be related to a further control signal (carrier signal) that determines the direction of the correction movement. The aim of the invention is to achieve rapid and precise regulation of the position errors. For this purpose, the design of the subtraction device for obtaining the control signal or the rule deviation is of particular importance.
The invention is characterized in that the subtraction takes place place by place by adding basic signals and complementary signals with the aid of gates.
For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the drawing, in which an embodiment of the invention is shown schematically.
First of all, Fig. 1 shows the basic structure of a digital position control, as has already been proposed elsewhere. The FIG. 1 relates to the setting of the thickness of a metal strip <B> 16 </B> in rolling mills. The metal strip runs between an upper roller 12 and a lower roller 14 of a rolling mill 10.
The thickness of the strip can be influenced in that an adjusting motor <B> 30 </B> adjusts the roller 12 more or less in the direction of the roller 14 via a spindle drive <B> 32 </B>. A Leonard generator <B> 58 </B> is provided to power the motor <B> 30 </B>.
The nominal value of the position of the roller 12 and thus the thickness of the strip <B> 16 </B> is specified by means of a perforated card <B> 18 </B> or a similar information carrier, which is set in an evaluation device 20. The evaluation device supplies a binary control signal (X) with any number of digits, with each digit either having the value <B> 0 </B> or <B> 1 </B>, corresponding to the values punched out in the punch card not punched out fields. The digital signal is fed to a storage device 22, at whose output the signal is continuously available as a setpoint value. The setpoint value is fed to a digital subtracter <B> 26 </B>.
The second input of this device receives a digital signal (Y) derived from the actual position of the roller 12, which has the same number of digits as the setpoint signal. For this purpose, an analog-to-digital converter 28 is provided, at whose input the analog position signal is fed and at whose output the digital signal appears. It is possible to use a coupling 34 in the connection between the motor 30 and the converter.
The subtracter forms the digital difference between the setpoint signal. and the actual value signal and provides a digital control signal (XY) at the output to the digital-to-analog converter 42. For more details, with regard to the basic structure of the program control device, reference is made to Swiss patent specification no. 360715 .
The continuously changeable deviation signal appearing at the output of the digital-analog converter 42 is used to control an amplifier 44, for example a magnetic amplifier, which has a regulator 48 for controlling the excitation windings 56 and 56 57 </B> of the generator <B> 58 </B>. It is possible to provide a feedback via a tachometer machine <B> 50 </B>. Details can be found in the above-mentioned patent specification.
More detailed information on a proposed structure of the digital-to-analog converter 42 is contained in Swiss patent specification no. <B> 360,518 </B>.
In FIG. 2, the design of the digital subtraction device 26 is indicated schematically. It consists of three levels <B> 91, 93, 95 </B> for three digits of the digital setpoint and actual value signal. Of course, the number of stages can be increased as required. It essentially depends on the required accuracy.
As can be seen from FIG. 2, the complementary locations and ″ are taken from the storage device 22 and each supplied to an input of the stages in the corresponding sequence.
The same happens with the places Yl, <I> Y2, </I> Y "and the complementary places Y" <I><U>Y,</U> </I> and f. of the actual value signal from the analog-digital converter <B> 28. </B> At the outputs Dj, D2> <B> <I> D </I> 3 </B> of the stages, a so-called appears for each position Difference signal from which the system deviation signal is created by combining all stages.
The signals are fed to the digital / analog converter 42 for processing.
In addition, the first stage 21 receives a carrier input signal <B> C., </B> which corresponds to the negative reference potential BB- of the supply voltage source. The first stage 91 supplies a carrier output signal a1C1, which in turn is fed to the input of the second stage. The carrier output signal <B> C, </B> of this stage is fed into the third, stage <B> 95 </B>, whose carrier signal <B> C, </B> the digital-to-analog converter 42 to determine the Direction is supplied to the corrective movement.
Figr. <B> 3 </B> shows a binary table in which the possible operating states of each stage in the subtracting device <B> 26 </B> are shown, specifically in relation to the various possibilities for combining input signals. The third and fifth columns of the table indicate the binary value of the carrier input signal and the carrier output signal of each individual stage, while the fourth column shows the output difference signal <B> D </B> of the stage. The table applies to any stage of the subtracter.
Fig. 4 shows a scheme of a device, according to the table according to FinG. <B> 3 </B> is working. A first AND gate <B> 110 </B> with two inputs and one output can be seen, one input receiving a signal via an OR gate 114 whose inputs are occupied by the complementary signal <B> 1 </B> and by the Y signal will. If either the Y signal or the Y signal has the value <B> 1, </B> then the first input 112 of the AND gate <B> 110 </B> is occupied. An OR gate 120 is assigned to the second input 118, the inputs of which the signals Y and X are supplied.
The output signal of the AND gate <B> 1, 10 </B> is fed via an OR gate 122 to the first input 124 of a further AND gate <B> 126 </B>, which supplies an output signal ii when both inputs are occupied . The <B> D </B> signal can <B>. </B> be converted into the <B> D </B> signal by a non-gate. The OR gate 122 also receives the carrier signal C "1" at its second input.
Analog gate combinations are assigned to the second input <B> 128 </B> of the AND gate <B> 126 </B>, consisting of the two OR gates 140, 142, which the inputs <B> 136 </B> and <B > 138 </B> of an AND gate 134, and the OR gate <B> 132 </B> with a second input that holds the complementary carrier signal i # U. The OR gates 140 and 142 emit a signal when the input signals X <I> or </I> Y or <B> 2 </B> or <I> Y </I> have the value <B> 1 < / B> have. A circuit constructed according to the scheme of FIG. 4 is contained in each individual stage of the subtracting device.
Fig. 5 shows schematically a circuit for forming the carrier signal, which is assigned to each individual stage. It contains an AND gate <B> 150 </B> whose inputs are occupied by the signals X <I> and </I> Y, and which can supply an output signal to an OR gate <B> 152 </B>. A second input of the OR gate is occupied by the carrier input signal <B> C </B>. The signals X and Y are also fed to a further OR gate <B> 160 </B>.
The two OR gates <B> 152 </B> and <B> 160 </B> are connected to inputs 154 and <B> 158 </B> of an AND gate <B> 156 </B>, which has the Emits carrier output signal and feeds it to the next stage of the subtracting device. In the last stage (95 in FIG. 2) the carrier output signal is fed to the digital-to-analog converter 42.
FIG. 6 shows an example of a circuit structure for realizing the schematic circuit according to FIG. 4 and FIG. 5, in other words the internal circuit of any stage of the subtraction direction <B> 26. </B> Similar circuit elements are provided with the same reference numerals as in FIGS. 4 and <B> 5 </B>. It is assumed that it is the second stage <B> 93 </B> in FIG. 2.
Each transistor works as a non-gate and is blocked when no input signal is applied. In order to ensure the blocking, a preload is provided via the BB + terminal. As soon as the base of a transistor receives a negative signal, it becomes permeable and has practically zero resistance.
The complementary signal Y i is fed to the base of a transistor 180, whose output signal (collector voltage) represents the signal X i. Conversely, the collector potential of the transistor <B> 182 </B> again corresponds to the complementary signal y2- The second point Y, of the actual value signal, is the transistor 184 and the complementary point Y, the transistor <B> 186 </B> fed. The collector potential of transistor 184 corresponds to signal F., the collector potential of transistor <B> 186 </B> corresponds to signal Y ..
Such an arrangement is possible if the analog-digital converter 28 outputs both the position signal and the complementary position signal as desired. If this is not the case, the base electrode of the transistor 186 can also be connected to the collector electrode of the transistor 184, similarly to that of the transistors 180, 182 happens. <B>Z> </B> The carrier signal Ci is fed to the base electrode of transistor <B> 188 </B> so that its collector potential corresponds to the complementary signal <B> E, </B>.
The collector potential of the transistor <B> 190 </B> represents the signal C, like that. In a similar way, depending on the available input signals, a signal can be reversed by further transistor stages as desired.
The AND gate <B> 110 </B> consists of a network of resistors and diodes, the first input of which is occupied by a first OR gate 114 with two diodes. Signal 7 from the collector of transistor 182 and signal Y2 from the collector of transistor 186 are fed to the two inputs of OR gate 114. The second input of undgate <B> 110 </B> is occupied by OR gate 120, <U> its </U> inputs to the collector of transistor 184 (Y2) and to the collector of transistor <B> 180 < / B> (X2) are closed.
The output signal of the AND gate <B> 110 </B> is combined with the signal C via an OR gate in the form of a valve 122, the output signal of which is the one input <B> 135 </B> of the und gate <B> 126 < / B> is supplied.
The two inputs of the second AND gate 134 are connected to the outputs of two OR gates 140 and 142, which in turn are connected to the transistors 180, 182, 184 and 186 in FIG 4. The output signal of the AND gate 134 is combined with the complementary carrier signal -Ü, via an OR gate <B> 132 </B> and the second input <B> 125 </B> of the AND gate < B> 126 </B> supplied. The output signal of the AND gate <B> 126 </B> controls the transistor <B> 192 </B>, which again works as a non-gate.
The collector voltage of transistor <B> 192 </B> represents the difference signal <B> D, </B>, which can be picked up at terminal <B> 195 </B>. A subsequent non-gate 194 supplies the complementary difference signal 42. The carrier signal <B> C, </B> for the next stage is generated with the aid of an AND gate <B> 150 </B>, the two inputs of which via diodes <B> 196, 198 </B> with the signals X, and Y, occupied.
The output signal of the undu gate is combined with the carrier input signal Ci in an OR gate <B> 152 </B> and fed to one input 154 of the und gate <B> 156 </B>. The second input <B> 157 </B> of this AND gate is occupied via an OR gate <B> 160 </B>, to whose inputs the signals <I> X2, Y2 </I> are also applied. The carrier signal <B> C </B>, which can be picked up at terminal <B> 197 </B>, arises at the output of the AND gate <B> 156 </B>.
FIG. 7 shows an overall diagram of the circuit according to FIG. 6, from which the individual operative connections emerge more clearly. The non-gates are illustrated by rectangles.
In Fig. 8, the movable upper roller 12 is indicated relative to the fixed lower roller 14. The output signal at terminal <B> 195 </B> determines the digital difference for a specific point of the entire deviation signal and thus the amount required to compensate for the deviation. The carrier signal <B> C2 </B> at the terminal <B> 197 </B> determines the direction of the corrective movement of the roller 12 with respect to the roller 14. Further details can be found in the aforementioned patent specification no. <B> 360518 </ B> can be removed.
The subject of the invention is based on the use of transistors in conjunction with valves and resistors for subtracting two binary numbers. The difference is used as a control or control deviation signal. The digital subtracter <B> 26 </B> forms the difference between the actual value signal (Y) and the setpoint signal (X) as a difference signal <B> D </B> for the digital control.
The subtracting device basically works as an adding device, since the mode of action of the subtraction is based on the fact that the learning of one binary number to the other binary. Number is added. If two identical numbers are added in this way, the result is not zero, but a number that can be prescribed to the control device as a zero equivalent.
If the entered numbers X and Y now diverge by a certain amount in any direction, the difference <B> D </B> moves away from the number that would be assumed to be zero equivalent by the same amount.
A binary number with one place can only have two values, either the value <B> 0 </B> or the value <B> 1. </B> A binary addition of two single-digit numbers X and Y therefore yields a number, which can also have the value <B> 0 </B> or <B> 1 </B>. In addition, a further input and output is required to feed in a carrier input signal which is determined from a preceding addition and to supply a carrier output signal which modifies the subsequent addition. The binary.
Addition of two multi-digit numbers <I> X "X2 </I> <B> ... </B> <I> X" </I> and YI, <I>Y2</I> <B> .. . </B> Y "is therefore carried out in such a way that the process remains the same for each corresponding position as long as the carrier input signal is supplied from the previous position and can be transmitted to the following positions. In the corresponding electrical Setup requires a stage for each digit, so that the addition of two signals with n digits requires n stages accordingly.
The more detailed explanation of a stage on the basis of FIG. 6 also applies equally to the other stages of the entire device.
In the exemplary embodiment, it was assumed that the memory device 22 supplies the complementary signals 2. Instead, the basic signals can also be taken from the stage and converted into the complementary signals using non-gates.
Instead of the semiconductor gates used in the exemplary embodiment, gates of any other design, for example based on transducers, can also be used.