Compteur-décompteur à décades La présente invention concerne les compteurs-dé- compteurs à décades et plus particulièrement des appa reils permettant, suivant le mode de fonctionnement choisi, de compter séparément des impulsions arrivant sur deux voies distrinctes, d'en faire la somme ou d'en faire la différence algébrique en affichant le signe de cette différence.
Un compteur-décompteur à décades comporte généralement des décades formées, par exemple, d'étages binaires en cascade fonctionnant suivant un code binaire-décimal, et les impulsions appliquées à l'entrée sont comptées ou décomptées selon les valeurs de deux tensions continues appliquées sur deux bornes de commande.
L'invention a pour objet un compteur-décompteur à décades du genre précédent, caractérisé en ce qu'il est constitué par: Une série de décades en cascade associée à une bascule de comptage-décomptage déterminant, suivant l'état qu'elle occupe, les valeurs de deux tensions continues appliquées sur deux bornes de commande et faisant progresser le comptage dans le sens direct ou rétrograde, un circuit d'entrée d'impulsions comportant des bascules monostables, une paire de circuits-portes affectés respectivement à chaque voie d'arrivée des impulsions à l'entrée de la série de décades,
une paire de bascules commandant lesdits circuits- portes selon le mode de fonctionnement choisi et reliées par leurs entrées au circuit d'entrée, et par leur sortie à la bascule de comptage -décomptage, et une bascule bistable d'indication de signe ayant des entrées reliées au circuit d'entrée des impulsions par l'intermédiaire d'un circuit-porte, et ses sorties reliées à la bascule de comptage-décomptage.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention. Dans ce dessin: La fig. 1 représente le schéma de principe d'un compteur-décompteur conforme à l'invention.
La fig. 2 représente le schéma d'une décade réver sible suivant l'invention.
Les fig. 3 et 4 sont des variantes perfectionnées des schémas précédents.
Sur la fig. 1, I et 7 désignent deux circuits de mise en forme, par exemple des bascules monostables, sur lesquels sont appliquées respectivement les deux séries d'impulsions N1 et N2 par l'intermédiaire d'un com mutateur 58, 59, d'un jeu de commutateurs 58 à 61, commandé par un bouton 30 à quatre positions:<B> NI. ,</B> N2 , NI-N2 , Nl+N2 , et dont la ligne en traits mixtes symbolise la liaison mécanique, 2 et 10 sont deux circuits ET à quatre entrées branchés à la sortie des monostables 1 et 7.
A chacun de ces circuits 2, 10 est associé par une liaison 62, 63 une bascule de com mande 3,<B>11,</B> dont les entrées peuvent être reliées sélectivement par les commutateurs 60, 61 à une source de tension négative. Les sorties des circuits 2 et 10 sont reliées par l'intermédiaire d'un circuit OU 15 à l'entrée de la première décade 16 d'une série de décades réversibles 16 à 21 montées en cascade. Les autres entrées des circuits 2 et 10 sont, l'une reliée par une liaison 65 à un circuit de mise en forme PORTE 29 qui ne peut être déclenché que par un signal d'horloge ou par une tension continue appliquée à son entrée par l'intermédiaire d'un interrupteur 31. La liaison 65 est aussi raccordée par les circuits ET 4, 12, 13 et 14 aux entrées des deux bascules 3 et 11.
Les autres entrées de ces circuits ET 4 et 14 sont reliées à la sortie du circuit 1, celles des circuits ET 12 et 13 à la sortie du circuit 7. La dernière entrée des circuits ET 2 et IO est commandée par la liaison 64 au moyen d'une bascule bistable 32, dite de dépassement de capacité, reliée par un circuit ET 33 à la sortie de la dernière décade 21.
A la série de décades 16 à 21, est associée une bascule bistable 25, dite de comptage-décomptage qui détermine, suivant l'état dans lequel elle se trouve, les valeurs de deux tensions continues appliquées sur les lignes 26, 27 et par suite le sens de comptage, direct ou rétrograde, de cette série de décades. La ligne 27 est aussi raccordée au circuit ET 33. La bascule 25 a ses entrées reliées par un circuit OU 28, d'une part, à l'une des sorties des bascules de commande 3 et 11 par des liaisons 66, 67, d'autre part, aux sorties d'une bascule bistable 24, dite bascule de signe.
Cette bas cule 24 est reliée à la sortie d'un circuit ET 23 à trois entrées: la première recevant les impulsions de déclen chement d'un monostable 6, relié par un circuit OU5 à la sortie des monostables 1 et 7. La durée de bascule- ment de ce monostable 6 est environ moitié de celle des monostables 1 et 7; la seconde entrée du circuit 23 est commandée par la ligne 26, et la troisième entrée est commandée par un circuit ET 22 relié à chacun des quatre bistables de chaque décade 16 à 21. Ce cir cuit 22 joue le rôle de détecteur de zéro.
On va maintenant décrire le fonctionnement de cette échelle de comptage en examinant successivement son fonctionnement en comptage simple, en comptage différentiel et en comptage totalisé, autrement dit: comptage des impulsions<B>NI</B> ou N2, comptage des impulsions Nl-N2, comptage des impulsions<B>NI</B> +N2.
a) fonctionnement en comptage simple, par exemple des impulsions<B>NI.</B>
Le bouton 30 est placé en position<B> NI .</B> Dans celle-ci, le jeu des commutateurs établit les connexions suivantes: 58 aiguille les impulsions d'entrée N1 sur le monostable 1, 59 isole l'entrée des impulsions N2 du monostable 7. 60 applique une tension négative sur l'entrée de gauche de la bascule 3, verrouillant celle-ci dans cette position. De même, 61 applique une tension négative sur l'entrée de droite de la bascule 11, qui est aussi verrouillée dans cette position. Dans ces condi tions, la bascule 3 débloque le circuit 2 par la liaison 62, tandis qu'au contraire, la bascule 11 bloque le cir cuit 10 par la liaison 63.
On effectue alors une remise à zéro générale, à savoir: sur les décades 16-21, sur la bascule de signe 24 mise dans la position signe+ , sur la bascule de comptage-décomptage 25, mise en position comptage , et sur la bascule de dépassement 32, mise en position non dépassement . Ceci a pour effet, d'une part, d'appliquer sur les liaisons 26 et 27 des tensions telles que le sens de comptage des décades 16-21 soit le sens direct, d'autre part, d'appliquer par la liaison 64 une tension de déblocage pour les circuits 2 et 10. Le circuit ET 33 est aussi débloqué par la liaison 27.
Les impulsions à compter arrivant sur la voie<B>NI</B> sont d'abord mises en forme par le circuit 1 et appli quées sur le circuit 2. Celui-ci, déjà débloqué par les liaisons 62 et 64, ne devient passant que si le circuit 29 est déclenché, par le signal d'horloge ou par la fer meture de l'interrupteur 31, pour fournir une tension de déblocage sur la ligne 65. Dans ce cas, le circuit ET 2 est débloqué, et les impulsions fournies par le circuit 1 sont transmises par les circuits ET 2 et OU 15 à l'entrée des décades 16-21 où elles sont comptées normalement dans le sens direct.
Ces impulsions parviennent également à travers les circuits ET 4 et 14, débloqués par la ligne 65, sur les bascules 3 et 11, mais sans changer leur état, de sorte que le circuit 2 reste passant, le circuit 10 bloqué, et qu'aucun signal n'apparaît sur les liaisons 66 et 67. Par ailleurs, ces impulsions déclenchent aussi le monostable 6, mais les impulsions résultantes ne sont pas transmises par le circuit 23, bloqué par la ligne 26 et par le circuit 22. La bascule 24 reste donc en posi tion signe + .
Le comptage dans les décades progresse ainsi nor malement au fur et à mesure de l'arrivée des impul sions<B>NI.</B> Si la capacité de l'échelle est atteinte, la décade 21 fournit un signal sur la bascule 32, qui, changeant d'état, bloque le circuit 2 par la liaison 64 et interdit l'application des impulsions suivantes à l'en trée des décades. Simultanément, un voyant de signali sation dépassement s'allume. Pour recommencer le comptage, il est nécessaire de procéder à une remise à zéro.
Si on désire maintenant effectuer le comptage simple des impulsions N2, on place dans ce cas le bouton 30 en position N2 dans laquelle le jeu de commutateurs établit les nouvelles connexions sui vantes: 58 isole l'entrée des impulsions N1 du circuit 1. 59 aiguille les impulsions N2 sur le monostable 7. 60 et 61 mettent les bascules 3 et 11 dans des états complémentaires des précédents, de sorte que le circuit 2 est bloqué par 62 et le circuit 10 débloqué par 63. Le fonctionnement reste ensuite en tous points analogue à celui qui vient d'être décrit dans le cas des impul sions N1.
b) Fonctionnement en comptage différentiel N1- N2.
Le bouton 30 est alors placé en position N 1-N 2 . Dans celle-ci, les impulsions N 1 et N 2 sont respectivement appliquées sur les monostables 1 et 7 par les commutateurs 58 et 59. 60 et 61 permet tent seulement la remise à zéro des bascules 3 et 11, mais ne leur appliquent aucune tension de verrouillage permanente.
Les monostables 1 et 7 sont conçus de façon telle que, lorsque l'un est déclenché, l'autre est verrouillé par des lignes d'inhibition 8 et 9 à la manière d'un cir cuit d'anticoïncidence. On ne peut donc attaquer les bascules 3 et 11 par des impulsions simultanées. Cette disposition introduit des pertes en comptage qu'on peut calculer en connaissant les durées de basculement des circuits 1 et 7.
Après une remise à zéro préliminaire, l'état général de circuit est le suivant: la bascule 3 est dans sa posi tion débloquant le circuit 2 par la liaison 62 et 11 dans sa position bloquant le circuit 10 par la liaison 63. La bascule 24 est mise en position signe + , la bascule 25 en position comptage , la bascule 32 en position non dépassement , envoyant sur la ligne 64 une ten sion de déblocage. Le circuit ET 22 est débloqué puisque les décades affichent zéro. On suppose le cir cuit 29 déclenché par le signal d'horloge ou la ferme ture de l'interrupteur 31, de sorte que la liaison 65 débloque les circuits 2, 4, 10, 12, 13 et 14.
Plusieurs cas peuvent alors se présenter: 1. Si une série d'impulsions N 1 arrive, celles-ci franchissent le monostable 1. Elles sont sans effet sur les bascules 3 et 11, attaquées sur le même côté que par la précédente remise à zéro, et franchissent les cir cuits 2 et 15 pour être appliquées sur l'entrée des décades 16-21 où elles sont comptées normalement. L'échelle affiche le nombre d'impulsions N1 avec le sibne +.
2. Si la première impulsion qui arrive est une impulsion 1V 2, elle franchit le monostable 7, mais ne peut franchir le circuit ET 10 bloqué par 63. Elle arrive sur les circuits 12, 13 débloqués et par son front avant, provoque le changement d'état des bascules 3 et 11, entraînant le blocage du circuit 2 par 62 et le déblocage du circuit 10 par 63. Simultanément, par les lignes 66, 67 et le circuit OU 28, le basculement de 3 et 11 entraîne celui de la bascule 25 qui passe en posi tion décomptage . Ce dernier basculement supprime la tension de blocage du circuit 23 existant précédem ment sur la ligne 26. Ce circuit devient passant puisque les décades étant toujours à zéro, le circuit 22 ne le bloque pas.
Par suite, le monostable 6, déclenché par l'impulsion issue de 7, fournit une impulsion de déclenchement dont le flanc arrière est transmis par le circuit 23 et provoque le changement d'état de la bas cule 24 qui affiche alors le signe-. Ce changement d'état entraîne celui de la bascule 25 qui repasse sur la posi tion comptage et rebloque le circuit 23.
Finalement, le seul effet de cette première impul sion N 2 a été de faire changer d'état la bascule 24 en position signe - .
Si d'autres impulsions N 2 succèdent à la première, elles franchissent les circuits 7 et 10; elles n'ont aucun effet sur les bascules 3 et 11, donc sur la bascule 25. Elles sont donc transmises sur les décades 16-21 où elles sont comptées normalement, la bascule 24 affi che le signe -.
3. Si c'est une impulsion<B>NI,</B> qui arrive après la première impulsion N 2, il se produit une processus analogue à celui provoqué par l'arrivée de l'impulsion N 2: cette impulsion 1 ne peut franchir le circuit 2 bloqué par 62, mais elle fait basculer, à travers les cir cuits 4 et 14, les bascules 3 et 11, entraînant le déblo cage du circuit 2, le reblocage du circuit 10 et le chan gement d'état de la bascule 25 qui repasse en position décomptage . La ligne 26 débloque le circuit 23, per mettant au flanc arrière de l'impulsion transmise par le monostable 6 de faire rebasculer la bascule 24 en posi tion signe w , ce qui entraîne le rebasculement de 25 en position comptage .
On se retrouve exactement dans l'état initial. Les impulsions N 1, arrivant par la suite, sont alors comptées normalement, la bascule 24 affichant le signe +.
4. On suppose maintenant qu'après une telle série d'impulsions N 1, enregistrées avec le signe +, se présente une série d'impulsions N2. La première impulsion N 2 trouve le circuit 10 bloqué. Elle fait basculer à travers les circuits 12 et 13 les bascules 3 et 11, entraînant le blocage du circuit 2, le déblocage du circuit 10 et le changement de la bascule 25 en posi tion décomptage . Cependant, malgré la disparition de la tension de blocage sur la ligne 26, le circuit ET 23 reste bloqué par le circuit 22 puisque les décades ne sont plus à zéro.
La bascule 24 reste donc dans sa position affichant le signe +, tandis que la bascule 25 est en position décomptage ; tes décades sont prêtes à compter dans le sens rétrograde.
Les impulsions N 2 suivantes n'ont aucun effet sur les bascules 3 et 11. Elles franchissent alors les cir cuits 10 et 15 et elles sont décomptées jusqu'à ce que les décades 16-21 revenant à zéro, le circuit 22 débloque le circuit 23, provoquant le changement de la bascule 24 en position signe - , et par suite celui de la bascule 25 en position comptage . A partir de cet instant, les impulsions N 2 suivantes sont comptées dans le sens direct avec le signe signe -.
5. Enfin, s'il arrive ensuite de nouvelles impulsions N 1, la première fait basculer les bascules 3 et 11, débloque le circuit 2 et rebloque le circuit 10. Le bas- culement des bascules 3 et 11 entraîne celui de la bas cule 25 en position décomptage , mais est sans effet sur la bascule 24 qui reste en position signe - . Les impulsions N 1 suivantes sont décomptées jusqu'à ce que les décades 16-21 revenant à zéro, le circuit 22 débloque le circuit 23 qui déclenche les basculements des bascules 24 en position signe + et 25 en posi tion comptage .
Le fonctionnement différentiel peut donc se résumer ainsi: - les impulsions N 1 sont comptées normalement si le signe est +, et décomptées si le signe est -.
- les impulsions N 2 sont décomptées si le signe est +, et comptées normalement si le signe est -.
- la bascule de comptage -décomptage 25 bascule au rythme des bascules 3 et 11.
- lorsque toutes les décades sont à zéro, une impulsion arrivant sur une des deux voies et faisant basculer la bascule 25 en décomptage provoque un basculement de la bascule de signe 24, ce qui ramène la bascule 25 en position comptage .
c) Fonctionnement en comptage totalisé N 1 + N2.
Le bouton 30 est placé en position N 1 + N 2 dans laquelle les impulsions N 1 et N 2 sont appliquées sur les monostables 1 et 7 par les commutateurs 58 et 59. Les bascules 3 et 11 sont maintenues verrouillées par les commutateurs 60, 61 dans leur état maintenant les circuits 2 et 10 débloqués par les liaisons 62, 63. Le changement d'état des bascules 3 et 11 n'étant plus possible, la bascule 25 reste donc en position comp tage et la bascule 24 en position signe + . Dans ces conditions, les impulsions N 1 et N 2 issues des monostables 1 et 7 sont toutes comptées: l'échelle fonctionne en additionneur.
II est à noter que, dans les positions du jeu de commutateurs N 1 ,<B> N2 ,</B> et<B> NI</B> +<B>N2 ,</B> les temps morts des monostables 1 et 7 sont diminués de moitié par rapport à la position N 1 = N 2 . En effet, pour ces trois positions le signe reste toujours en + et le circuit de mise en forme 6 n'a aucune action sur la bascule de signe 24 puisque la bascule 25 reste tou jours en position comptage .
La fig. 3 représente le schéma précédent modifié en ce qui concerne l'attaque de la bascule 25 de comptage-décomptage par l'adjonction de quatre cir cuits ET 68 à 71 et d'un circuit OU 72 branchés de la façon suivante: la bascule 24 en position signe + débloque les circuits ET 68 et 71, et verrouille les cir cuits ET 69 et 70, tandis que, en position signe - , elle débloque les circuits ET 69 et 70 et verrouille les circuits ET 68 et 71.
Dans ces conditions, les fronts positifs apparaissant sur la ligne 67 dûs aux basculement de la bascule 3 provoqués par les impulsions N 1 font basculer, par l'intermédiaire des circuits Et 71 et OU 72, la bascule 25 en position comptage si le signe est +, et par l'in termédiaire des circuits ET 70 et OU 28 en position décomptage si le signe est -.
Les fronts positifs apparaissant sur la ligne 66 dus aux basculements de la bascule 11 provoqués par les impulsions N 2 font basculer, par l'intermédiaire des circuits ET 68 et OU 28, la bascule 25 en position décomptage si le signe est +, et par l'intermédiaire des circuits ET 69 et 72 en position comptage si le signe est -. Cette disposition a pour but d'éviter les bascule- ments intempestifs de la bascule 25 de comptage-dé- comptage sous l'effet de parasites ou pour d'autres rai sons, en gardant le signe en mémoire pour les impul sions N 1 et N 2.
La fig. 2 représente plus en détail l'interconnexion des éléments bistables constituant une décade réver sible, conforme à l'invention et fonctionnant dans le système 1 - 2 - 4 - 8. 35 à 38 représentent quatre bascules bistables branchées en cascade, par exemple à transistors PNP, comme schématisé dans la bascule 35, sensibles à des impulsions d'entrée positives. 34 est la borne d'entrée des impulsions, 39 la borne de sortie reliée à la décade suivante. 26 et 27 sont les deux lignes commandées par la bascule de comptage-dé- comptage;
en comptage direct, la ligne 26 est, par exemple à une tension voisine de la masse, et la ligne 27 à une tension négative d'environ -6 V.; en décomp- tage, les valeurs de ces tensions sont inversées sur les deux lignes. On désigne par S et 9 -affectés de l'indice 1 à 4, les transistors de chaque bascule correspondant à l'état 0 et à l'état 1 , la sortie du transistor saturé étant à 0 V, tandis que la sortie du transistor coupé est à -6 V.
42, 43, 47 à 53 désignent des circuits ET branchés à la sortie des bascules derrière des condenseurs tels que 40, 41 et suivis de diodes telles que 44, 45 et ayant une de leurs entrées reliée à la ligne 26 ou 27.
Le cir cuit 49, ainsi que les liaisons 46, 54 et 55, sont des voies de réaction supplémentaires: en comptage direct, le circuit 49 est destiné à provoquer le rebasculement du bistable 38 après neuf impulsions; la liaison 46 bloque le circuit 42 quand le bistable 38 passe à l'état <B> le.</B> En décomptage, les éléments 54, 55 sont destinés à ramener à zéro les étages intermédiaires 36 et 37 à la première impulsion de manière à afficher 9 .
Le fonctionnement de la décade est le suivant: a) en comptage dans le sens direct, les lignes 26 et 27 sont portées respectivement à des tensions voisines de la masse et = 6 V. On suppose la décade remise à zéro par application d'une tension négative sur les bases des transistors S, ces transistors étant alors saturés et les transistors S coupés. Les lignes 26 et 46 étant à 0 V., le circuit ET 42 est débloqué. L'anode de la diode 44 est à 0 V. Il en est de même des circuits 49, 50 et 52. La ligne 27 étant à -6 V., le circuit 43 est bloqué. L'anode de la diode 45 étant à -6 V., cette diode est bloquée. II en est de même des circuits 48, 51 et 53.
La première impulsion arrivant sur la borne 34 fait basculer le bistable 35. La sortie S 1 passe de 0 V. à -6 V., l'impulsion négative résultant de la différencia tion par le condensateur 40, franchit le circuit 42 et bloque la diode 44. Elle n'a donc aucune action sur le bistable 36. La sortie S 1 est passée de -6 V. à 0 V. L'impulsion positive résultant de la différenciation par le condensateur 58 franchit le circuit 49 et arrive sur le bistable 38 côté S 4. Le transistor S 4 étant coupé, cette impulsion positive n'a aucun effet. La décade se trouve bien à 1 .
La seconde impulsion arrivant sur la borne 34, remet le bistablé 35 dans l'état 0 . L'impulsion posi tive résultant de la différenciation par le condensateur 40 franchit le circuit 42 et la diode 44, et fait basculer le bistable 36. La décade affiche alors 2 .
Jusqu'à la huitième impulsion, le fonctionnement se poursuit de façon semblable à celui d'un compteur binaire normal. La huitième impulsion ramène les trois bistables 35, 36 et 37 à l'état 0 , faisant basculer le bistable 38 à l'état 1 . La ligne 46 est alors portée à <B>-6V.,</B> bloquant le circuit 42. La neuvième impulsion fait basculer le bistable 35 dans l'état<B> 1 .</B> La dixième impulsion remet le bistable 35 dans l'état 0 . L'impulsion positive résultant de la différenciation par le condensateur 40 n'a aucun effet sur le bistable 36 puisque le circuit 42 est bloqué.
L'impulsion positive due à la différenciation par le condensateur 58 franchit le circuit 49 et ramène le bistable 38 dans l'état 0 , ce qui débloque à nouveau le circuit 42. Le bistable 38 étant pasé de l'état 1 à l'état 0 et le circuit 52 étant débloqué, on obtient à la borne 39 une impulsion positive qui constitue l'impulsion d'entrée de la décade suivante.
Il est à _noter que, lors de la huitième impulsion, le collecteur S 4 de 38 a fourni un front positif applïqué par les liaisons 54 et 55 aux b_istables 36 et 37. Ceux-ci étaient alors à l'état 0 , S 2 et S 3 coupés; cette impulsion positive n'a eu par conséquent aucun effet.
b) en décomptage, les lignes 26 et 27 sont mainte nant portées respectivement à -6 V. et 0 V. environ. Les circuits 42, 49, 47, 50 et 52 sont bloqués, tandis que les circuits 43, 48, 51 et 53 sont débloqués. On suppose toujours la décade initialement remise à zéro. La première impulsion appliquée sur la borne 34 _fait basculer le bistable 35. L'impulsion fournie par S 1 fait basculer par l'intermédiaire des éléments 41, 43, 45, le bistacle 36 qui, à son tour, fait basculer de la même façon le bistable 37, lequel _fait basculer le bis- table 38.
La sortie du transistor S 4 passe alors de -6 V. à 0 V. et fournit sur les liaisons 54 et 55, une impulsion positive qui ramène les bascules 36 et 37 à leur état 0 . La décade indique alors 9. Le circuit 53 étant débloqué, le transistor 74 fournit en même temps une impulsion positive sur la borne 39 qui va agir sur la décade suivante.
La deuxième impulsion fait basculer le bistable 35 sur 0 et n'a aucune action sur les bistables 36 et 37. La troisième impulsion fait basculer le bistable 35 sur 1 , faisant aussi basculer le bistable 36 dans l'état <B> I ,</B> qui a son tour fait basculer le bistable 37 dans l'état 1 , lequel ramène le bistable 38 à l'état 0 . La décade affiche alors 7.
Le processus se poursuit jusqu'à ce que la décade soit ramenée à zéro, et le cycle recommence.
Pour afficher le résultat, les collecteurs des transis tors S sont reliés aux grilles d'indicateurs lumineux, tandis que les collecteurs des transistors S sont connectés à une prise d'impression permettant le trans fert du résultat vers un dispositif d'impression automa tique.
Il est à noter que dans le sens direct comptage , le passage de 9 à zéro de la décadest dû au bascule- ment de deux bistables seulement, à savoir 35 et 38. Par contre, dans le sens rétrograde décomptage , le passage de 0 à 9 est provoqué par le basculement des quatre bistables constituant la décade. De ce fait, le temps de propagation en décomptage est environ le double de celui obtenu en comptage.
La fig.4 représente un schéma de décade réver sible conforme à l'invention, légèrement modifié par rapport à celui de la fig. 2, par l'adjonction d'un cir- cuit Et 57 à quatre entrées afin de remédier à cet inconvénient.
La décade étant remise à zéro et en position décomptage , le circuit Et 57 est débloqué par l'in termédiaire des éléments S 2, S 3 et 27. La première impulsion arrivant sur la décade fait basculer le bi- stable 35 dans l'état I . Le front positif recueilli sur S 1, différencié par la condensateur 56, franchit le cir cuit ET 57 et fait basculer le bistable 38 dans l'état 1 .
Ce front positif est aussi transmis par les éléments 41, 43 et 45 au bistable 36, côté S 2, qui commence à basculer, c'est-à-dire que S 2 se coupe et que S 3 se sature. Ceci aurait pour conséquence d'entraîner aussi le basculement du _bistable 37. Le bistable 38 étant passé à l'état 1 , S 4 fournit un front positif transmis par les éléments 54 et 55, côté S 2 et _µ3, ce qui a pour effet d'empêcher leur basculement sur l'état 1 . La décade est donc bien sur 9.
Pour les autres chiffres, sauf pour 8, le circuit 57 est verrouillé, soit par S 2, soit par S 2, soit par les deux à la fois. Au passage de 8 à 7, l'impulsion posi tive issue du circuit 57 n'a aucun effet sur le bistable 38 qui est dans l'état<B> I .</B> Le basculement de 38 à l'état 0 , est donc bien assuré par S 3 et le circuit 51. A partir de la deuxième impulsion, le fonctionnement est identique â celui précédemment décrit.
Si la décade fonctionne dans le sens direct, le cir cuit 57 est toujours bloqué par la ligne 27 et le fonc tionnement est le même que celui de la fig. 2.
Ainsi, grâce à cette modification, le passage de 9 à 0 en comptage direct, ou de 0 à 9 en comptage rétro grade, est dû uniquement au basculement des bistables 35 et 38 dans les deux cas. Le temps de propagation est alors le même dans les deux sens.
Piloté par une base de temps, l'appareil peut aussi fonctionner en fréquencemètre classique, différentiel ou additionneur. Dans les trois modes de fonctionnement, la lecture du résultat se fait directement au moyen de voyants lumineux, ainsi que le signe lorsque l'échelle de comp tage fonctionne en différentiel. Le contenu de l'échelle, y compris le signe, et éventuellement le dépassement de la capacité de l'échelle, peuvent être transférés vers un dispositif d'impression automatique.
The present invention relates to decade counters-down counters and more particularly to devices allowing, depending on the operating mode chosen, to separately count the pulses arriving on two separate channels, to sum them or make the algebraic difference by displaying the sign of this difference.
A decade counter-down-counter generally comprises decades formed, for example, of binary stages in cascade operating according to a binary-decimal code, and the pulses applied to the input are counted or counted according to the values of two DC voltages applied to two control terminals.
The subject of the invention is a decade counter-down-counter of the preceding type, characterized in that it is constituted by: A series of cascaded decades associated with a determining up-down-counting flip-flop, depending on the state it occupies , the values of two direct voltages applied to two control terminals and causing the counting to progress in the forward or backward direction, a pulse input circuit comprising monostable flip-flops, a pair of gate circuits assigned respectively to each channel d 'arrival of impulses at the start of the decade series,
a pair of flip-flops controlling said gate circuits according to the chosen operating mode and connected by their inputs to the input circuit, and by their output to the count-down latch, and a bistable sign indicating latch having inputs connected to the pulse input circuit by means of a gate circuit, and its outputs connected to the up-counting latch.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the object of the invention. In this drawing: Fig. 1 shows the block diagram of a down-counter according to the invention.
Fig. 2 represents the diagram of a reversible decade according to the invention.
Figs. 3 and 4 are improved variants of the previous diagrams.
In fig. 1, I and 7 denote two shaping circuits, for example monostable flip-flops, to which are respectively applied the two series of pulses N1 and N2 by means of a switch 58, 59, of a set of switches 58 to 61, controlled by a button 30 with four positions: <B> NI. , </B> N2, NI-N2, Nl + N2, and whose dashed line symbolizes the mechanical link, 2 and 10 are two AND circuits with four inputs connected to the output of monostables 1 and 7.
With each of these circuits 2, 10 is associated by a link 62, 63 a control rocker 3, <B> 11, </B> whose inputs can be selectively connected by the switches 60, 61 to a voltage source. negative. The outputs of circuits 2 and 10 are connected via an OR circuit 15 to the input of the first decade 16 of a series of reversible decades 16 to 21 mounted in cascade. The other inputs of circuits 2 and 10 are, one connected by a link 65 to a GATE 29 shaping circuit which can only be triggered by a clock signal or by a direct voltage applied to its input by l 'via a switch 31. Link 65 is also connected by AND circuits 4, 12, 13 and 14 to the inputs of the two flip-flops 3 and 11.
The other inputs of these AND circuits 4 and 14 are connected to the output of circuit 1, those of AND circuits 12 and 13 to the output of circuit 7. The last input of AND circuits 2 and IO is controlled by link 64 by means of a flip-flop 32, called a capacity overrun, connected by an AND circuit 33 to the output of the last decade 21.
With the series of decades 16 to 21, is associated a flip-flop 25, called up-down-counting which determines, according to the state in which it is found, the values of two direct voltages applied to lines 26, 27 and consequently the direction of counting, direct or retrograde, of this series of decades. The line 27 is also connected to the AND circuit 33. The flip-flop 25 has its inputs connected by an OR circuit 28, on the one hand, to one of the outputs of the control flip-flops 3 and 11 by links 66, 67, d 'on the other hand, at the outputs of a flip-flop 24, called a sign flip-flop.
This flip-flop 24 is connected to the output of an AND circuit 23 with three inputs: the first receiving the triggering pulses of a monostable 6, connected by a circuit OU5 to the output of monostable 1 and 7. The duration of tilting of this monostable 6 is approximately half that of monostable 1 and 7; the second input of circuit 23 is controlled by line 26, and the third input is controlled by AND circuit 22 connected to each of the four bistables of each decade 16 to 21. This circuit 22 acts as a zero detector.
We will now describe the operation of this counting scale by examining successively its operation in simple counting, in differential counting and in totalized counting, in other words: counting <B> NI </B> or N2 pulses, counting Nl- pulses. N2, pulse count <B> NI </B> + N2.
a) simple counting operation, for example <B> NI. </B> pulses
The button 30 is placed in position <B> NI. </B> In this one, the set of switches establishes the following connections: 58 points the input pulses N1 on the monostable 1, 59 isolates the input of the pulses N2 of monostable 7. 60 applies a negative voltage to the left input of rocker 3, locking it in this position. Likewise, 61 applies a negative voltage to the right input of flip-flop 11, which is also locked in this position. Under these conditions, latch 3 unlocks circuit 2 via link 62, while, on the contrary, latch 11 blocks circuit 10 via link 63.
A general reset is then carried out, namely: on the decades 16-21, on the sign latch 24 placed in the + sign position, on the up-counting latch 25, placed in the counting position, and on the overshoot 32, put in non-overshoot position. This has the effect, on the one hand, of applying to the links 26 and 27 voltages such as the counting direction of the decades 16-21 is the direct direction, on the other hand, of applying via the link 64 a unblocking voltage for circuits 2 and 10. ET circuit 33 is also unblocked by link 27.
The pulses to be counted arriving on channel <B> NI </B> are first shaped by circuit 1 and applied to circuit 2. This one, already released by links 62 and 64, does not become passing only if the circuit 29 is triggered, by the clock signal or by the closing of the switch 31, to supply an unblocking voltage on the line 65. In this case, the AND circuit 2 is unblocked, and the pulses supplied by circuit 1 are transmitted by AND 2 and OR 15 circuits to the input of decades 16-21 where they are normally counted in the forward direction.
These pulses also arrive through AND circuits 4 and 14, unblocked by line 65, on flip-flops 3 and 11, but without changing their state, so that circuit 2 remains on, circuit 10 blocked, and that no signal does not appear on links 66 and 67. Furthermore, these pulses also trigger monostable 6, but the resulting pulses are not transmitted by circuit 23, blocked by line 26 and by circuit 22. Flip-flop 24 remains therefore in position sign +.
Counting in decades thus progresses normally as and when <B> NI pulses arrive. </B> If the capacity of the scale is reached, decade 21 provides a signal on flip-flop 32 , which, changing state, blocks circuit 2 via link 64 and prohibits the application of the following pulses at the entry of the decades. At the same time, an overrun warning light comes on. To restart the counting, it is necessary to carry out a reset.
If you now wish to carry out the simple counting of the pulses N2, in this case we place the button 30 in position N2 in which the set of switches establishes the following new connections: 58 isolates the input of the pulses N1 from circuit 1. 59 needle the pulses N2 on the monostable 7. 60 and 61 put the flip-flops 3 and 11 in states complementary to the previous ones, so that the circuit 2 is blocked by 62 and the circuit 10 unblocked by 63. The operation then remains in all points similar to that which has just been described in the case of N1 pulses.
b) N1-N2 differential counting operation.
The button 30 is then placed in position N 1-N 2. In this, the pulses N 1 and N 2 are respectively applied to the monostables 1 and 7 by the switches 58 and 59. 60 and 61 only allow the resetting of the rockers 3 and 11 to zero, but do not apply any voltage to them. permanent locking.
Monostables 1 and 7 are designed in such a way that, when one is triggered, the other is locked by inhibition lines 8 and 9 in the manner of an anti-coincidence circuit. We cannot therefore attack the flip-flops 3 and 11 by simultaneous pulses. This arrangement introduces metering losses that can be calculated by knowing the switching times of circuits 1 and 7.
After a preliminary reset, the general state of the circuit is as follows: latch 3 is in its position unblocking circuit 2 via link 62 and 11 in its position blocking circuit 10 via link 63. latch 24 is placed in the + sign position, the flip-flop 25 in the counting position, the flip-flop 32 in the non-overrun position, sending on line 64 an unlocking voltage. AND circuit 22 is unblocked since decades display zero. It is assumed that the circuit 29 is triggered by the clock signal or the closing of the switch 31, so that the link 65 unlocks the circuits 2, 4, 10, 12, 13 and 14.
Several cases can then arise: 1. If a series of pulses N 1 arrives, they cross the monostable 1. They have no effect on the rockers 3 and 11, attacked on the same side as by the previous reset. , and go through circuits 2 and 15 to be applied to the entry of decades 16-21 where they are normally counted. The scale displays the number of pulses N1 with the sibne +.
2. If the first impulse which arrives is a 1V 2 impulse, it crosses the monostable 7, but cannot cross the circuit AND 10 blocked by 63. It arrives on the circuits 12, 13 unblocked and by its front edge, causes the change. state of flip-flops 3 and 11, causing the blocking of circuit 2 by 62 and the unblocking of circuit 10 by 63. Simultaneously, by lines 66, 67 and the OR circuit 28, the toggling of 3 and 11 causes that of the flip-flop 25 which switches to the down-counting position. This last changeover removes the blocking voltage of circuit 23 previously existing on line 26. This circuit becomes conducting since the decades still being at zero, circuit 22 does not block it.
Consequently, the monostable 6, triggered by the pulse coming from 7, supplies a triggering pulse whose trailing edge is transmitted by the circuit 23 and causes the change of state of the flip-flop 24 which then displays the sign -. This change of state causes that of the flip-flop 25 which returns to the counting position and re-blocks circuit 23.
Finally, the only effect of this first pulse N 2 was to cause the latch 24 to change state to the sign position -.
If other pulses N 2 follow the first, they cross circuits 7 and 10; they have no effect on latch 3 and 11, therefore on latch 25. They are therefore transmitted on decades 16-21 where they are counted normally, latch 24 displays the sign -.
3. If it is a <B> NI, </B> pulse which arrives after the first pulse N 2, a process similar to that caused by the arrival of the pulse N 2 occurs: this pulse 1 does not can cross circuit 2 blocked by 62, but it causes rockers 3 and 11 to switch through circuits 4 and 14, causing circuit 2 to be unlocked, circuit 10 to be reblocked and the change of state of the rocker 25 which returns to the counting position. Line 26 unlocks circuit 23, allowing the trailing edge of the pulse transmitted by monostable 6 to switch latch 24 back to the sign position w, which causes 25 to switch back to counting position.
We find ourselves exactly in the initial state. The pulses N 1, arriving subsequently, are then counted normally, the flip-flop 24 displaying the + sign.
4. It is now assumed that after such a series of pulses N 1, recorded with the sign +, there is a series of pulses N2. The first pulse N 2 finds circuit 10 blocked. It causes the flip-flops 3 and 11 to switch through the circuits 12 and 13, causing the blocking of the circuit 2, the unblocking of the circuit 10 and the change of the flip-flop 25 to the down-counting position. However, despite the disappearance of the blocking voltage on line 26, AND circuit 23 remains blocked by circuit 22 since the decades are no longer at zero.
Flip-flop 24 therefore remains in its position displaying the + sign, while flip-flop 25 is in the counting position; your decades are ready to count in the retrograde direction.
The following pulses N 2 have no effect on flip-flops 3 and 11. They then cross circuits 10 and 15 and they are counted until the decades 16-21 returning to zero, circuit 22 unblocks the circuit. 23, causing the change of latch 24 to position sign -, and consequently that of latch 25 to counting position. From this moment, the following pulses N 2 are counted in the forward direction with the sign -.
5. Finally, if new pulses N 1 then arrive, the first causes flip-flops 3 and 11 to switch, unblocks circuit 2 and relocks circuit 10. The tipping of flip-flops 3 and 11 causes that of the flip-flop. 25 in the countdown position, but has no effect on the latch 24 which remains in the - sign position. The following pulses N 1 are counted down until the decades 16-21 returning to zero, the circuit 22 unblocks the circuit 23 which triggers the toggles 24 in the + sign position and 25 in the counting position.
The differential operation can therefore be summarized as follows: - the pulses N 1 are counted normally if the sign is +, and counted if the sign is -.
- N 2 pulses are counted if the sign is +, and counted normally if the sign is -.
- The counting -decounting latch 25 switches at the rate of latch 3 and 11.
- When all the decades are at zero, a pulse arriving on one of the two channels and causing the latch 25 to switch to down counting causes a tilting of the sign latch 24, which returns the latch 25 to the counting position.
c) Operation in totalized counting N 1 + N2.
The button 30 is placed in position N 1 + N 2 in which the pulses N 1 and N 2 are applied to the monostables 1 and 7 by the switches 58 and 59. The flip-flops 3 and 11 are kept locked by the switches 60, 61 in their state maintaining the circuits 2 and 10 unblocked by the links 62, 63. The change of state of the latches 3 and 11 is no longer possible, the latch 25 therefore remains in the counting position and the latch 24 in the + sign position . Under these conditions, the pulses N 1 and N 2 from monostables 1 and 7 are all counted: the scale operates as an adder.
It should be noted that, in the positions of the set of switches N 1, <B> N2, </B> and <B> NI </B> + <B> N2, </B> the dead times of the monostables 1 and 7 are halved with respect to the position N 1 = N 2. In fact, for these three positions the sign always remains in + and the shaping circuit 6 has no action on the sign latch 24 since the latch 25 always remains in the counting position.
Fig. 3 represents the preceding diagram modified with regard to the attack of the up-counting-down flip-flop 25 by the addition of four AND circuits 68 to 71 and of an OR circuit 72 connected as follows: flip-flop 24 in + sign position unlocks ET circuits 68 and 71, and locks ET circuits 69 and 70, while, in - sign position, it unlocks ET circuits 69 and 70 and locks ET circuits 68 and 71.
Under these conditions, the positive edges appearing on line 67 due to the tilting of the flip-flop 3 caused by the pulses N 1 cause the flip-flop 25 to switch, via the circuits And 71 and OR 72, to the counting position if the sign is +, and via the AND 70 and OR 28 circuits in the down counting position if the sign is -.
The positive edges appearing on line 66 due to the toggles of the flip-flop 11 caused by the pulses N 2 cause the flip-flop 25 to switch, via the AND circuits 68 and OR 28, to the downcount position if the sign is +, and by through AND circuits 69 and 72 in counting position if the sign is -. The purpose of this arrangement is to avoid inadvertent switching of the counting-counting latch 25 under the effect of parasites or for other reasons, by keeping the sign in memory for the pulses N 1 and N 2.
Fig. 2 shows in more detail the interconnection of the bistable elements constituting a reversible decade, according to the invention and operating in the system 1 - 2 - 4 - 8. 35 to 38 represent four flip-flops connected in cascade, for example with transistors PNP, as shown schematically in flip-flop 35, responsive to positive input pulses. 34 is the pulse input terminal, 39 the output terminal connected to the next decade. 26 and 27 are the two lines controlled by the count-count latch;
in direct counting, line 26 is, for example, at a voltage close to ground, and line 27 at a negative voltage of about -6 V .; when counting down, the values of these voltages are reversed on the two lines. We denote by S and 9 - assigned index 1 to 4, the transistors of each rocker corresponding to state 0 and to state 1, the output of the saturated transistor being at 0 V, while the output of the transistor cut is at -6 V.
42, 43, 47 to 53 designate AND circuits connected to the output of flip-flops behind condensers such as 40, 41 and followed by diodes such as 44, 45 and having one of their inputs connected to line 26 or 27.
The circuit 49, as well as the links 46, 54 and 55, are additional reaction channels: in direct counting, the circuit 49 is intended to cause the bistable 38 to switch back after nine pulses; link 46 blocks circuit 42 when bistable 38 changes to state <B> le. </B> In downcounting, elements 54, 55 are intended to reset intermediate stages 36 and 37 to zero at the first pulse of way to display 9.
The operation of the decade is as follows: a) in counting in the forward direction, lines 26 and 27 are taken respectively to voltages close to ground and = 6 V. We assume that the decade is reset by application of a negative voltage on the bases of the transistors S, these transistors then being saturated and the transistors S cut off. The lines 26 and 46 being at 0 V., the AND circuit 42 is unblocked. The anode of diode 44 is at 0 V. It is the same for circuits 49, 50 and 52. Line 27 being at -6 V., circuit 43 is blocked. The anode of diode 45 being at -6 V., this diode is blocked. The same is true of circuits 48, 51 and 53.
The first pulse arriving on terminal 34 switches bistable 35. The output S 1 goes from 0 V. to -6 V., the negative impulse resulting from the differentiation by the capacitor 40, crosses the circuit 42 and blocks the diode 44. It therefore has no effect on the bistable 36. The output S 1 has gone from -6 V. to 0 V. The positive impulse resulting from the differentiation by the capacitor 58 crosses the circuit 49 and arrives on the Bistable 38 side S 4. The transistor S 4 being cut, this positive pulse has no effect. The decade is indeed 1.
The second pulse arriving on terminal 34 returns bistablé 35 to state 0. The positive pulse resulting from the differentiation by the capacitor 40 crosses the circuit 42 and the diode 44, and switches the bistable 36. The decade then displays 2.
Until the eighth pulse, operation continues similar to that of a normal binary counter. The eighth pulse returns the three bistable 35, 36 and 37 to state 0, causing bistable 38 to switch to state 1. Line 46 is then brought to <B> -6V., </B> blocking circuit 42. The ninth pulse switches bistable 35 to state <B> 1. </B> The tenth pulse resets the bistable 35 in state 0. The positive pulse resulting from the differentiation by the capacitor 40 has no effect on the bistable 36 since the circuit 42 is blocked.
The positive pulse due to the differentiation by the capacitor 58 crosses the circuit 49 and returns the bistable 38 to state 0, which again unlocks the circuit 42. The bistable 38 being passed from state 1 to state 0 and circuit 52 being unblocked, a positive pulse is obtained at terminal 39 which constitutes the input pulse for the following decade.
It should be noted that, during the eighth pulse, the collector S 4 of 38 provided a positive edge applied by the connections 54 and 55 to the b_istables 36 and 37. These were then at state 0, S 2 and S 3 cut; this positive impulse therefore had no effect.
b) when counting down, lines 26 and 27 are now brought respectively to -6 V. and 0 V. approximately. Circuits 42, 49, 47, 50 and 52 are blocked, while circuits 43, 48, 51 and 53 are unblocked. We always assume the decade initially reset to zero. The first impulse applied to terminal 34 causes the bistable 35 to switch. The impulse supplied by S1 causes the bistacle 36 to switch via the elements 41, 43, 45 which, in turn, switches in the same way. the bistable 37, which tilts the bistable 38.
The output of transistor S 4 then goes from -6 V. to 0 V. and provides on links 54 and 55, a positive pulse which returns flip-flops 36 and 37 to their 0 state. The decade then indicates 9. The circuit 53 being unblocked, the transistor 74 provides at the same time a positive pulse on the terminal 39 which will act on the following decade.
The second pulse switches the bistable 35 to 0 and has no effect on the bistable 36 and 37. The third pulse switches the bistable 35 to 1, also causing the bistable 36 to switch to the state <B> I, < / B> which in turn switches bistable 37 to state 1, which returns bistable 38 to state 0. The decade then displays 7.
The process continues until the decade is reduced to zero, and the cycle begins again.
To display the result, the collectors of the transis tors S are connected to the light indicator gates, while the collectors of the transistors S are connected to a printing socket allowing the transfer of the result to an automatic printing device.
It should be noted that in the direct counting direction, the passage from 9 to zero of the decad is due to the switching of two bistables only, namely 35 and 38. On the other hand, in the retrograde downcounting direction, the passage from 0 to 9 is caused by the tilting of the four bistables constituting the decade. As a result, the down-counting propagation time is approximately double that obtained in counting.
FIG. 4 represents a reversible decade diagram in accordance with the invention, slightly modified from that of FIG. 2, by adding a circuit Et 57 with four inputs in order to remedy this drawback.
The decade being reset to zero and in the down-counting position, the Et circuit 57 is unblocked by means of the elements S 2, S 3 and 27. The first pulse arriving on the decade switches the bistable 35 to the state. I. The positive front collected on S 1, differentiated by the capacitor 56, crosses the circuit AND 57 and switches the bistable 38 to state 1.
This positive front is also transmitted by the elements 41, 43 and 45 to the bistable 36, side S 2, which begins to switch, that is to say that S 2 cuts off and S 3 becomes saturated. This would also result in the tilting of the _bistable 37. The bistable 38 having passed to state 1, S 4 provides a positive edge transmitted by the elements 54 and 55, side S 2 and _µ3, which has the effect prevent them from switching to state 1. The decade is therefore of course 9.
For the other digits, except for 8, the circuit 57 is locked, either by S 2, or by S 2, or by both at the same time. When changing from 8 to 7, the positive pulse from circuit 57 has no effect on bistable 38 which is in state <B> I. </B> Switching from 38 to state 0, is therefore assured by S 3 and the circuit 51. From the second pulse, the operation is identical to that previously described.
If the decade operates in the direct direction, the circuit 57 is still blocked by the line 27 and the operation is the same as that of FIG. 2.
Thus, thanks to this modification, the passage from 9 to 0 in direct counting, or from 0 to 9 in retro grade counting, is due solely to the switching of the bistables 35 and 38 in both cases. The propagation time is then the same in both directions.
Controlled by a time base, the device can also operate as a conventional, differential or adder frequency meter. In the three operating modes, the result is read directly by means of indicator lights, as well as the sign when the counting scale operates in differential. The contents of the scale, including the sign, and possibly the overshooting of the scale's capacity, can be transferred to an automatic printing device.