Schalt- bzw. Zählkette Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalt- bzw. Zählkette mit frequenzteilenden, bistabilen Stufen.
Es sind Schalt- bzw. Zählketten mit frequenztei- lenden, bistabilen Stufen für die Verarbeitung schnel ler Impulsfolgen bekannt, bei denen die bistabilen Elemente als Flip-Flops ausgebildet sind. Sie arbeiten mit einem erheblichen Aufwand an relativ teuren Schaltelementen, beispielsweise Transistoren, Präzi sionswiderständen und Kondensatoren.
Bei Schalt- bzw. Zählketten, die in Verbindung mit einer genau einzuhaltenden Frequenz verwendet werden, ist ein erhöhter Aufwand an Präzisions- schaltelementen notwendig, um eine genaue Schalt frequenz zu gewährleisten.
Ein hoher Aufwand, auch rasche Schaltgeschwin digkeiten, sind nicht in allen Fällen erforderlich. In Verbindung mit mechanisch arbeitenden Vorrichtun gen oder in Geräten, die eine Eingabetastatur aufwie sen, genügt es, Zähl- bzw. Schaltvorgänge mit einer relativ geringen Frequenz ablaufen zu lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalt- bzw. Zählkette mit frequenzteilenden, bistabi- len Schaltstufen zu schaffen, die für langsame daten verarbeitende Geräte, beispielsweise für mechanische Rechenmaschinen mit zusätzlicher elektrischer Da tenein- und -ausgabe geeignet sind.
Diese Aufgabe soll raumsparend mit möglichst wenig Schaltelementen gelöst werden.
Dies wird dadurch erreicht, dass in jeder Schalt stufe, zwischen den Polen einer Gleichspannungs- quelle, ein Kondensator und ein Relais vorgesehen sind, die über die Ruhekontaktbahn eines mit dop pelter Stufenfrequenz schaltenden Umschalters in Reihe schaltbar sind, und dass ein Ladestromkreis jedes Kondensators über die Arbeitskontaktbahn des Umschalters und die Ruhekontaktbahn eines mit Stufenfrequenz schaltenden Umschaltkontaktes des Relais einschaltbar ist,
wobei die Arbeitskontaktbahn jedes Relaisumschaltkontaktes als Selbsthaltekontakt für das zugehörige Relais ausgebildet ist.
Eine derartige Stufe einer Schalt- bzw. Zählkette kann als wesentliche Schaltelemente lediglich einen Kondensator und ein Relais aufweisen, die durch ge schickte Kombination mit zwei Umschaltern, von denen der eine mit Stufenfrequenz und der andere hingegen mit doppelter Stufenfrequenz geschaltet werden kann, zum Zählen bzw. Weiterschalten ver- anlasst werden, wobei jede Schaltstufe in vorteilhaf ter Weise mit nur einem einpoligen Anschluss aus kommt. Auf diese Weise ist es möglich, mit einem normalen Relais Flip-Flop-Wirkungen zu erzielen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der mit doppelter Stufenfrequenz schaltende Umschalter der ersten Stufe ein fremdbetätigter Kontakt sein, der sich in einfacher Weise durch beliebige Schaltele mente, beispielsweise durch Relais-Unterbrecher, schalten, oder über Hebel durch Funktionsglieder in Rechen- oder ähnlichen Maschinen betätigen lässt.
Die mit doppelter Stufenfrequenz schaltenden Umschalter der auf die erste Stufe folgenden Stufen der Schalt- bzw. Zählkette können Umschaltkontakte der Stufenrelais der jeweils vorangehenden Stufe sein.
Der mit doppelter Stufenfrequenz schaltende Umschalter sowie der mit Stufenfrequenz schaltende Relais-Umschaltkontakt jeder Stufe können so im Gegentakt aufeinander abgestimmt sein, dass bei jedem zweiten Schliessen der Ruhekontaktbahn des mit doppelter Stufenfrequenz schaltenden Umschal ters jeweils der entladende Kondensator jeder Stufe an den geschlossenen Selbsthaltestromkreis des jeweiligen Relais derart anschliessbar ist, dass das Potential in unmittelbarer Nachbarschaft der Relais wicklung absinkt, so dass das zugehörige Relais ab fällt.
In vorteilhafter Weise wird sonach der Konden sator sowohl zum Einschalten als auch zum Entregen der Relais verwendet. Hierdurch benimmt sich jede Schaltstufe wie ein einelementiges Flip-Flop.
Die Stufenrelais der Kette können mit verschie denen zusätzlichen Schaltern, beispielsweise Um schaltern, ausgerüstet sein, durch deren Kombination sich zahlreiche Schaltungen auf einfache und kon taktsparende Weise verwirklichen lassen, für die vor dieser Erfindung komplizierte und aufwendige Flip- Flop-Schaltungen notwendig waren. So lässt sich zum Beispiel mit den Relaiskontakten eine Schalter pyramide aufbauen, mit der sich ein dekadischer Zählvorgang ausführen lässt.
Die gleiche Schalterpy ramide kann auch zum Aufrufen eines Kreuzschie- nenverteilers verwendet werden. Hierzu sind an jedem Relais zusätzliche Umschaltkontakte derart vorgesehen, dass die Umschaltkontakte der zusätzli chen Umschalter der ersten Stufe der Kette mit je zwei in dekadischer Ordnung aufeinanderfolgenden Schalt- bzw. Zählleitungen, die Umschaltkontakte der zusätzlichen Umschalter der zweiten Stufe der Kette mit den bewegten Kontakten der Umschaltkontakte der ersten Stufe usw. verbunden werden.
Die neue Schalt- bzw. Zählkette kann zweckmäs- sig zehn bis fünfzig Schritte pro Sekunde schalten. Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Dar- stellung von Ausführungsbeispielen und der folgen den Beschreibung.
Es zeigt: Fig.l eine schematische Übersicht der neuen Schalt- bzw. Zählkette, Fig. 2 einen Impulsplan für die neue Zähl- bzw. Schaltkette, und Fig.3 die Anwendung der neuen Schalt- bzw. Zählkette zum Abfragen eines Kreuzschienenvertei- lers.
In Fig. 1 sind beispielsweise die Stufen der Kette mit I, II, III und IV bezeichnet. Jede Stufe ist im wesentlichen identisch zur vorangehenden bzw. zur folgenden Schaltstufe aufgebaut. Jede Kette kann aus mehreren, aber auch aus weniger als vier Stufen be stehen.
Zwischen den Plus- und Minuspolen einer Gleichspannungsquelle liegen in jeder Stufe ein Stu fenrelais<I>A, B,</I> C bzw.<I>D</I> und ein Stufenkondensator <I>CA,</I> C$, CC bzw.<I>CD.</I> Eine Anschlussklemme jedes Kondensators ist an einen Umschaltkontakt s, a2, b2, c2 angeschlossen, dessen Ruhekontaktfedern Si, a21, b21 bzw. c21 den jeweiligen Stufenkonden sator mit dem zugehörigen Stufenrelais in Reihe schaltet.
Wenn der Kondensator geladen ist, fliesst in dieser Schaltstellung der Entladestrom des Konden- sators durch das jeweilige Stufenrelais und erregt die ses.
Die Arbeitskontaktfedern s2, a22, b22, c22 der Umschaltkontakte s, a2, b2, c2, in Fig. 1 die jeweils linke Schaltstellung, schalten einen Ladestromkreis für den jeweiligen Kondensator<I>CA,</I> CB, CC, <I>CD.</I> Der Ladestromkreis führt ausserdem über die Ruhekontaktfedern a11, b11, c11,
d11 eines weiteren Umschalters a1, b1, cl bzw. dl, der ein Umschalt kontakt des jeweiligen Stufenrelais ist.
Die beweglichen Kontakte der Umschalter a1, b1, cl, dl sind an den zweiten Pol der Gleichspannungs- quelle angeschlossen.
In jeder Stufe ist ein Widerstand RAl, <I>RB"</I> RCI, RDl vorgesehen, der der vollständigen Entladung des jeweiligen Stufenkondensators dient, wenn sein Entladestrom das Stufenrelais zum An sprechen gebracht hat. Der Widerstand liegt, wenn sich der jeweils mit doppelter Stufenfrequenz schal tende Umschalter<I>s,</I> a2, b2, c2 in seiner linken Schaltstellung befindet, parallel zum Kondensator.
Ein weiterer Widerstand R,12, RB2, RC2, RD2 ist jeweils im Selbsthaltestromkreis des Stu fenrelais vorgesehen.
In der ersten Stufe I der Schalt- bzw. Zählkette ist der mit doppelter Stufenfrequenz schaltende Um schalter s ein fremdbetätigter Kontakt, der sich durch einen nicht gezeigten Relaisunterbrecher oder durch irgendeine andere, ebenfalls nicht gezeigte, Schalt vorrichtung, die beispielsweise mit der Funktionsaus lösung einer mechanischen Rechenmaschine gekop pelt sein kann, schalten lässt.
In allen auf die erste Stufe I folgenden Schaltstufen II, III, IV usw. ist der mit doppelter Stufenfrequenz schaltende Schalter a2, b2 und c2 usw. ein Umschaltkontakt des Stufenrelais <I>A, B,</I> C der vorangehenden Stufe I, 1I, III usw.
Fig.2 zeigt einen Impulsplan für die vierstufige Schalt- bzw. Zählkette gemäss der Fig. 1. Die erste Zeile der Fig. 2 stellt den Schalttakt des mit doppelter Stufenfrequenz schaltenden Schalters s der Stufe I dar. Es sei in der Spalte 1 der Fig. 2 angenommen, dass der Schalters, nachdem sich der Kondensator CA in der Schaltstellung s2 aufgeladen hatte, nach rechts geschaltet wurde, so dass der Entladestrom- kreis des Kondensators<I>CA</I> über die Kontaktfeder s1 und das Relais<I>A</I> geschlossen ist.
Das Relais<I>A</I> zieht an. Die Schalter a1 (Stufe I) und a2 (Stufe II) schalten um. Das Relais A hält sich über den Kon takt a12 selbst. Kontakt a2 in der nachfolgenden Schaltstufe II hat in seine linke Schaltstellung und auf den Schaltkontakt 2 umgeschaltet. Der Konden sator C, lädt sich auf.
Der Schalter s schaltet periodisch (Fig. 2, Zeile 1). Wenn er auf seinen Schaltkontakt 2 umschaltet, wird C A über R:;1 entladen, da der Relaisumschalt- kontakt a1 auf seinem Schaltkontakt 2 liegt und das Stufenrelais A in Selbsthalteschaltung hält.
Beim nächsten Schalttakt schaltet s auf seinen Kontakt 1 zurück, wodurch der entladene Kondensa tor<I>CA</I> zur Wicklung des Relais<I>A</I> parallelgeschaltet wird, um das Relais A abfallen zu lassen. Hier durch schaltet der Umschalter a1 auf den Kon takt 1 zurück und unterbricht dadurch den Selbsthaltestromkreis für das Relais A.
Umschalter a2 in der Stufe II schaltet auf den Schaltkontakt a21 zurück und schliesst den Erregerstromkreis für das Relais<I>B.</I> Der Kondensator CB entlädt sich über das Relais B, das anzieht und sich über die Kontakt bahn b12 des Umschaltkontakts bi selbst hält.
Der Kontakt b2 der Schaltstufe III schaltet um, so dass der Ladestromkreis für den Kondensator CC der Stufe III über die Kontaktbahn b22 ge schlossen ist. Der Kondensator CC lädt sich auf.
Wird der Umschalter s der Stufe 1 erneut auf sei nen Kontakt 2 zurückgeschaltet, ist der Ladestrom kreis für den Kondensator CA der Stufe I wieder geschlossen, so dass er sich auflädt.
Beim nächsten Zurückschalten des Schalters s der Stufe I auf seinen Kontakt 1 entlädt sich der Kon densator CA über das Relais A; dieses zieht an und hält sich wieder über die Kontaktbahn a12 des Um schalters a, selbst.
Umschalter a2 der Stufe II schaltet auf den Kon takt 2 zurück. Der Kondensator CB kann sich jedoch nicht aufladen, da der Kontakt bi in seiner rechten Schaltstellung (Selbsthaltestromkreis des Relais B) liegt.
Beim nächsten Schalttakt des Schalters s ge schieht wiederum nichts, da sich der Kondensator C_1 nicht aufladen kann. (Schalter a1 steht in seiner rechten Schaltstellung).
Schaltet s erneut auf seinen Kontakt 1 um, sinkt die Spannung bei XI, wie bereits erläutert, ab und bringt Relais A zum Abfallen. Der Kontakt a, schal tet in seine linke Stellung und unterbricht den Selbst haltestromkreis für das Relais A. Der Umschaltkon takt a2 der Stufe II schaltet in seine rechte Stellung um, wodurch an der Stelle X11 das Potential ab sinkt; Relais B fällt ab.
Der Kontakt bi schaltet in seine linke Stellung zurück und unterbricht den Selbsthaltestromkreis für das Relais B der Stufe II. Der Kontakt b, in der Schaltstufe III schaltet in seine rechte Schaltstellung, so dass sich der Konden sator Cr über das Relais C der Stufe III entladen kann. Relais C zieht an, hält sich über seinen Um schaltkontakt c12 selbst und legt seinen Kontakt c2 der Stufe IV in die linke Schaltstellung, so dass sich der Kondensator C,) aufladen kann.
Das soeben erläuterte Spiel wiederholt sich so lange, wie der Schalter s in der Schaltstufe I perio disch umgeschaltet wird. Die dabei auftretende Fre- quenzuntersetzung in den einzelnen Stufen I, II, III, IV ist der Fis. 2 deutlich zu entnehmen. Als Stufen frequenz wird die Schaltfrequenz bezeichnet, die die Umschalter a1, b1, cl, d1 der jeweiligen Stufenrelais annehmen.
Wenn die Frequenz, mit der der Schalter d, der Stufe IV schaltet, mit 1/2 angenommen wird, so schaltet der Schalter c1 mit einer Frequenz 1, der Schalter bi mit einer Frequenz 2, der Schalter a1 mit einer Frequenz 4, und der Schalter s1 schliesslich mit einer Frequenz B.
Fig.3 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit der Zählkette. Es sei angenommen, dass jedes Stufenre lais zusätzliche Umschalter erhält. Um beispielsweise die dekadischen Ziffern von 0 bis 9 oder von 1 bis 10 durchzuzählen, muss gemäss der Fig. 3 das Relais A fünf Umschaltkontakte, 1a3, Zag, 3a3, 4a3 und Sag erhalten. Die jeweiligen Umschaltkontakte la", 1a32, 2a.1, 2a32 usw. sind Dekadenleitungen 01 bis 010 zugeordnet.
In Ruhelage liegen alle Kontaktarme lass bis 5a33 in ihrer linken Schaltstellung.
Nach der Fig. 3 hat das Relais B der Stufe II drei zusätzliche Umschaltkontakte, 1b3, 2b, und 3b3. Die Kontakte 1b" und 1b" sind mit den beweglichen Kontaktarmen lass und 2a" der Umschaltkontakte 1a3 und Zag verbunden.
Entsprechend ist der Um schaltkontakt 2b, geschaltet, dessen Umschaltkon takte 2b.1 und 2b.2 mit den Umschaltkontakten 3a3, 4a3 verbunden sind. Der Kontakt 3b3 hat im vorlie genden Ausführungsbeispiel lediglich zwischen ihm und dem Umschaltkontakt 3b33 einen Kontaktarm 3b31.
Der Umschaltkontakt 3b" ist an den Umschalt kontakt 5a3 angeschlossen.
Dem Relais C der Stufe III sind die Umschalt kontakte lcs und 2c, zugeordnet, die gemäss der Fis. 3 geschaltet sind.
Das Relais D der Stufe IV weist nur einen zusätz lichen Umschaltkontakt 1d3 auf, der über einen Ein schalter e an den einen, beispielsweise den Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen ist. Sein Kon taktarm ldgg schaltet jeweils von lcs auf 2c3 und umgekehrt um.
Wenn die Schalt bzw. Zählkette gemäss der Fig. 1 in übereinstimmung mit dem Impulsdiagramm der Fig. 2 arbeitet, ist bei geschlossenem Einschalter e in Ruhestellung zunächst der Stromkreis von der Plusquelle zu dem Anschlusspunkt <B>01</B> hergestellt. Sobald Relais A anzieht, schalten alle Umschaltkon takte las bis 5a3 in ihre rechte Schaltstellung um. Danach liegt der Punkt 02 an Spannung.
Wenn die Kontaktarme lass bis 5a33 in ihre linke Lage zurückgelangen, schalten alle Umschalt kontakte lbs bis 3b3 in ihre rechte Schaltlage um. Wie sich hierzu der Fig. 3 entnehmen lässt, liegt da nach der Punkt 03 an Spannung, während der Um schaltkontakt 1c3 noch in seiner linken Schaltlage verharrt.
Beim nächsten Umschalten der Umschaltkontakte lag bis Sag liegt über dem Umschaltkontakt Zag und dem Umschaltkontakt lbg die Klemme 04 an Span nung. Beim nächsten Umschalten der Umschaltkon takte lag bis Sag schalten die Umschaltkontakte lbg bis 3b3 in ihre linke Schaltstellung zurück, und die Umschaltkontakte lcg und 2c, gelangen in ihre rechte Schaltlage. Bei dieser Schalterstellung ist der Punkt 05 mit dem positiven Potential verbunden.
Beim nächsten Umschalten der Umschaltkontakte 1a3 bis Sag in ihre rechte Schaltstellung verharren die Schalter lbg bis 3b3, lcs und 2c3 sowie der Schalter 1d3 in ihrer linken Stellung.
Beim nächsten Umschalten der Schalter 1a3 bis 5a3 in ihre linke Stellung, schalten die Schalter 1b3 bis 3b3 in ihre rechte Schaltstellung um. Hierdurch liegt der Punkt 07 über die Schalter 1d3, 1c3, 2b3 und 4a3 an Span nung.
Auf diese Weise wird die Schalterpyramide wei tergeschaltet, bis alle Anschlusspunkte<B>01</B> bis 010 nacheinander einmal an den positiven Pol der Span nungsquelle gelegt worden sind.
An die Anschlusspunkte 01 bis 010 lässt sich, wie die Fig. 3 weiter erkennen lässt, auch ein Kreuzschie- nenverteiler 50 anschliessen. Die Spalten des Kreuz schienenverteilers 50 verbinden die Punkte 01 bis 010 mit den in Spaltenrichtung beweglichen Schie bern S1 bis S". Die beweglichen Schieber verwirkli- chen, je nach ihrer Einstellung, eine leitende Verbin dung zwischen ihrer Spaltenleitung und einer ausge wählten Zeilenleitung 1 bis 10.
An die Zeilenleitung 1 bis 10 können Relais R1 bis Rlo angeschlossen sein, die irgendwelche Funktionen, beispielsweise die Betätigung von Ziffernkarten in einer Schreib-, Rechen- oder ähnlichen Maschine auslösen.
Nach Einstellen der Schieber S1 bis Slo fragt die neue Schaltkette, beispielsweise mit 10-50 Schritten/ sec den Kreuzschienenverteiler 50 ab, wodurch die Ziffernrelais R1 bis Rlo, die über eine gemeinsame Leitung an der anderen Klemme 11 der Gleichspan nungsquelle angeschlossen sind, in der durch die Schieber S1 bis Slo vorgegebenen Reihenfolge deka- denweise erregt werden.
Fig. 3 zeigt nur ein Anwendungsbeispiel der Er findung. Die neue Schaltkette kann, wie jeder Fach mann leicht erkennt, mit vielen Schaltvorrichtungen zusammenwirken, die bisher mit komplizierten Flip- Flop-Schaltketten oder dergleichen betrieben werden mussten.