DE1101028B - Einrichtung zum Vor- und Rueckwaertszaehlen von zeitlich aufeinanderfolgenden Vorgaengen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, die zur Zählung oder Steuerung von zeitlich aufeinanderfolgenden Vorgängen dient. Diesen Vorgängen entsprechen Änderungen elektrischer Spannungen oder Ströme, die als Steuersignale der Zähleinrichtung zugeführt werden.

Zählschaltungen finden vielfach in verschiedenartigen Steuereinrichtungen Anwendung. Für Anordnungen, bei denen mechanische Beanspruchungen der Zähl- oder Steuereinrichtungen zu erwarten sind, eignen sich Röhrenschaltungen in geringerem Maße, da die üblichen elektronischen Entladungsgefäße im allgemeinen erschütterungsempfindlich sind. Weiterhin wird auch vielfach die Notwendigkeit von zwei getrennten Betriebsspannungen (Heizspannung und Anodenspannung) als unerwünscht angesehen, zumal die Anodenspannung ein höheres Potential notwendig macht.

Mechanische Schrittschaltwerke, wie sie häufig in Werkzeugmaschineiisteuerungen eingesetzt werden, sind ebenfalls empfindlich gegen Erschütterungen, Staub usw. und unterliegen überdies einer gewissen Abnutzung, so daß sie nicht immer zuverlässig genug sind. Die Schaltgeschwindigkeit ist bei einem mechanischen Schrittschaltwerk nur begrenzt, während in vielen Fällen, z. B. bei Meß Steuerungen, höhere Schrittgeschwindigkeiten erforderlich sind und oft ein Vorwärts- und Rückwärtszählen mit einer Frequenz von mehreren Kilohertz gefordert wird.

Aus diesen Erwägungen heraus ist bereits vorgeschlagen worden, zum Aufbau von Zählschaltungen steuerbare Halbleiter, insbesondere Transistoren, zu verwenden. Es ist dabei möglich, von dekadischen Systemen auszugehen und jeweils mehrere Dekaden zu einem Dezimalsystem zu vereinigen. Abweichend von dekadischen Systemen ist es aber auch ohne weiteres möglich, andere Intervalle, wie Fünfer- oder Zweiersysteme oder auch Systeme mit zwanzig und mehr Stufen, zu verwenden. Die Speicherung der einzelnen Zählschritte bis zum nächsten Zählimpuls erfolgt in elektrisch oder elektronisch arbeitenden Gedächtnisschaltungen, z. B. in bistabilen Kippanordnungen. Die Kippschaltungen für die einzelnen Stufen, welche Zählschritte darstellen, sind in der Regel kapazitiv miteinander gekoppelt. Bei der Übertragung der verschiedenen Signalkombinationen, z. B. des Binärsystems, in das gebräuchliche und zur Auswertung meist besser geeignete Dezimalsystem sind besondere Umformeinrichtungen notwendig, die eine Signalschwächung verursachen oder sonstige Nachteile mit sich bringen.

Bei den bekannten Zählschaltungen mit Röhren oder Transistoren wird, wie erwähnt, meist ein jeder Zählschritt mit Hilfe einer in sich bistabilen Kipp-Einrichtung

zum Vor- und Rückwärtszählen

von zeitlich aufeinanderfolgenden

Vorgängen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Viktor Hofmann, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

schaltung gespeichert. Bei Röhrenschaltungen kann man hierfür Entladungsgefäße mit doppelten Entladungsstrecken verwenden. Bei der Heranziehung von Transistoren kann man die Kennlinie vonSpitzentransistoren ausnutzen, welche zwei stabile Zustände aufweisen, so daß man mit nur einem einzigen Spitzentransistor gegebenenfalls eine bistabile Schaltung aufbauen könnte. Diese Transistoren weisen aber verschiedene Nachteile auf, die sie in manchen Anwendungsfällen nicht als geeignet erscheinen lassen. Man geht daher zur Verwendung von Transistoren über, die nur jeweils einen stabilen Zustand aufweisen, wie dies z. B. bei den Flächentransistoren der Fall ist. Demgemäß erfordern bistabile Kippschaltungen je zwei Flächentransistoren. Man könnte auch daran denken, zusammengesetzte Transistoren zu verwenden, die dann ähnlich den Doppelsystemen von Entladungsröhren zwei getrennten Transistoren entsprechen wurden.

Demgegenüber erlaubt die Erfindung, Transistoren, insbesondere Flächentransistoren, verwenden zu können, bei denen nur jeweils ein einziger Transistor für jede einem Zählschritt entsprechende Stufe erforderlich ist.

Die Erfindung besteht bei einer Einrichtung zum Vor- und Rückwärtszählen von zeitlich aufeinanderfolgenden Vorgängen, die durch elektrische Steuerspannungen abgebildet sind, mit einem Transistor je

• Zählstufe darin, daß der Kollektor jedes Transistors

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über zwei gegeneinandergeschaltete Dioden mit den ^: _:, Transistors Tr₁ verbunden ist. Ebenso wird durch die Basiselektroden der beiden benachbarten Transistoren Basis des Transistors Tr₁₃ über die Diode 48 und den und über Widerstände mit den Basiselektroden aller Widerstand 105 ein Steuerstrom wirksam durch die übrigen Transistoren gekoppelt ist und daß für jede Verbindung, mit dem Kollektor C₁. Dementsprechend Zählrichtung eine bistabile Kippschaltung vorgesehen '5 ist der Transistor Tr₁₁ ausgesteuert und der Tranist, die von den Steuerspannungen angestoßen wird sistor Tr₁₂ gesperrt. Ebenso ist in der Kippstufe am und deren beide Zweige jeweils an die ungeraden bzw. Eingang für Rückwärtszählen der Transistor Tr₁₃ geraden Transistorzählstufen Fortschaltimpulseliefern. ausgesteuert und der Transistor Tr _u gesperrt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand Die Transistoren Tr₃ bis Tr₉ erhalten vom Kollek-

der Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren io tor C₁ des Transistors Tr₁ her über das Widerstandssind Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung netz Steuerstrom. Es ist nämlich der Kollektor eines wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer jeden Transistors mit der Basiselektrode jedes anDarstellung veranschaulicht. deren Transistors außer den beiden benachbarten

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform verbunden. Der benachbarte Transistor Tr₂ erhält der Erfindung handelt es sich um eine aus zehn 15 über die Diode 37 und den Widerstand 58 vom Transistoren gebildete Dekade, die in beliebiger Weise Kollektor C₁₅ her Steuerstrom. Der andere benachzum Zählen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ver- barte Transistor Tr₁₀ erhält Steuerstrom über die wendet werden kann. Die Schaltung mit zehn Tran- Diode 46 und den Widerstand 63 vom Kollektor C₁₆ sistoren in der Dekade weist zehn stabile Zustände auf. des Transistors Tr₁₆ her. Dadurch sind die beiden

Die Transistoren der Dekade sind mit Tr₁ bis Tr₁₀ 20 benachbarten Transistoren, nämlich Tr₂ und Tr₁₀, bezeichnet. Durch eine geeignete Gatterkopplung aus ebenso wie die Transistoren Tr₃ bis Tr₉ durchlässig. Dioden und Widerständen und eine vorzugsweise aus Es kann nun, je nachdem, ob ein Zählimpuls für

zwei Transistoren aufgebaute bistabile Vorstufe wird Vorwärts- oder Rückwärtszählen kommt, entweder erreicht, daß die auf den Eingang gegebenen Impulse der Transistor Tr₁₅ oder Tr₁₆ ausgesteuert werden, für Vorwärtszählen die einzelnen Transistoren der 25 Wird beispielsweise der Transistor Tr₁₅ ausgesteuert, Reihe nach sperren. Je nach erreichtem Zählschritt so werden wegen des Spannungsteilers, der durch die kann daher am entsprechenden, Kollektor eines der Widerstände 11 und 53 vom Kollektor C₁₅ gegen den Transistoren das entsprechende Zählsignal abge- positiven Pol der Spannungsquelle 119 gebildet wird, nommen werden. zunächst die Dioden 27 und 29 durchlässig. Durch die

Die Steuerspannungen für Vorwärts- und Rück- 30 Dioden 28 und 30 kann aber kein Strom mehr fließen, wärtszählen werden an verschiedene Eingangsklemmen Bei vollständiger Aussteuerung des Transistors Tr₁₅ der Anordnung angelegt. Zum Vorwärtszählen sind liegt zwischen Emitter und Kollektor nur mehr die die Anschlüsse E_Vl und Ey₂ vorgesehen, zum Rück- Schwellspannung von einigen zehntel Volt. Damit wärtszählen dementsprechend Er₁ und E_R.₂, wobei Ey₂ fließt aber auch kein Steuerstrom mehr über den ■und E^₂ nur dann erforderlich sind, wenn mehrere 35 Widerstand 58, die Diode 37 und die Basis des Tran-Dekaden zu einem Dezimalzählsystem zusammen- sistors Tr₂. Die Folge davon ist, daß der Transistor geschaltet werden. Es wird davon ausgegangen, daß Tr₂ nunmehr in den Zustand der Sperrung gelangt, die Steuerspannung, welche eine Wechselspannung Der über den Widerstand 57 fließende Strom kann oder auch eine Gleichspannung mit sich ändernder jetzt nicht mehr über die Diode 35 abfließen, sondern Polarität oder auch eine Impulsspannung sein kann, 40 fließt über die Diode 34 zum Basisanschluß des Transo an den Eingang Ey₂ bzw. E^₂ angelegt wird, daß sistors Tr₁ und steuert diesen aus. Dabei wird vornormalerweise diese Eingangsklemmen auf Null- ausgesetzt, daß die Schwellwerte der im Basiseingang potential und dann — bei Steuersignal ·—■ auf nega- der Transistoren liegenden Dioden höher sind als die tivem Potential liegen. Die Kurvenform der Steuer- Schwell werte der Dioden, die an den Kollektoren C₁ spannung spielt an sich keine große Rolle. Es ist 45 bis C₁₀ liegen. Die übrigen Transistoren Tr₃ bis Tr₁₀ lediglich darauf zu achten, daß eine Mindestamplitude bleiben wie bisher unverändert ausgesteuert,
erreicht wird, die je nach Eingangsimpedanz jedoch Sobald das Zählsignal verschwindet, sperrt der

sehr klein sein kann. Somit ist es auch ohne weiteres Transistor Tr₁₅. Der Kollektor C₁₅ wird damit wieder möglich, mit Hilfe einer Schalteinrichtung, also in negativ. Auch an den Dioden 27 und 29 liegt nun primitiver Weise, z. B. mit einem Endschalter, die 50 wieder Sperrspannung. Da jetzt nicht mehr der Tran-Steuerspannungen hervorzurufen. sistor Tr₁, sondern der Transistor Tr₂ sperrt, also

Für den Vorgang des Vorwärtszählens ist der dessen Kollektor C₂ negatives Signal hat, fließt über Dekade eine aus den beiden Transistoren Tr₁₁ und die Diode 30 und den Widerstand 68 über den Basis- Tr₁₂ aufgebaute bistabile Vorstufe vorgeschaltet. Für anschluß des Transistors Tr₁₂ und über die Diode 50 die Arbeitsweise des Rückwärtszählens ist eine ent- 55 und den Widerstand 106 über den Basisanschluß des sprechende, aus den Transistoren Tr₁₃ und Tr₁₁ be- Transistors Tr_u Steuerstrom. Die Transistoren Tr₁₂ stehende Kippstufe vorgesehen. Die weiterhin im und Tr_u werden ausgesteuert und damit die Tran-Eingang liegenden Transistoren Tr₁₅ und Tr₁₆ dienen sistoren Tr₁₁ und Tr₁₃ der beiden Kippschaltungen lediglich zur Signalverstärkung und sind daher für gesperrt. Beim nächsten Zählsignal, das an die Basis die Zähleinrichtung nicht unmittelbar erforderlich. 60 des Transistors Tr₁₅ gelangt, sperrt der Transistor

Die Wirkungsweise der Zähldekade vollzieht sich Tr₃, und der Vorgang spielt sich in entsprechender im einzelnen folgendermaßten: Weise ab, wie vorstehend geschildert.

In der Ausgangslage sei angenommen, daß der In ähnlicher Weise vollzieht sich das Arbeitsspiel,

Transistor Tr₁ gesperrt sein möge. Außerdem wird wenn Signale zum Rückwärtszählen gegeben werden, angenommen, daß weder ein Signal für Vorwärts- 65 Wenn an den Eingang E^₁ ein Signal zum Rückwärtszählen noch für Rückwärtszählen vorhanden ist. Es zählen gelegt wird, steuert der Transistor Tr₁₆ aus, befinden sich dementsprechend die Transistoren Tr₁₅ und es ergibt sich ein dem oben beschriebenen Schalt- und Tr₁₆ in gesperrtem Zustand. Durch die Basis des Vorgang ähnliches Arbeiten. War beispielsweise zuletzt Transistors Tr₁₁ fließt Steuerstrom über die Diode 28 der Transistor Tr₃ gesperrt, so gelangt nun der Tran- und den Widerstand 67, der mit dem Kollektor C₁ des 70 sistor Tr₂ in den Zustand der Sperrung.

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Da die Schaltung keine Koppelkondensatoren enthält, also an Stelle einer sonst üblichen kapazitiven Kopplung eine galvanische Verbindung der einzelnen Stufen vorgesehen ist, ist die Zählgeschwindigkeit frequenzunabhängig. Nach oben hin ist die Zählfrequenz im wesentlichen nur durch die Schaltzeit der Transistoren begrenzt. Die galvanische Kopplung hat den Vorteil, daß die Schaltung dadurch gegen Störimpulse unempfindlich wird.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild gezeichnet, welches ein System von vier Dezimalen veranschaulicht. In der dargestellten Weise können mehrere Dekaden zu einem größeren dezimalen Zählsystem verbunden werden. Das Signal für Vorwärtszählung kann gleichzeitig an die Eingänge E_{v 2} sämtlicher Dekaden gegeben werden. Der Anschluß E_Vl ist dann jeweils mit dem Ausgang Null der vorhergehenden Dekade über einen kleinen Kondensator verbunden. Für das Rückwärtszählen gilt in analoger Weise ein entsprechendes Anschließen der Eingänge.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Vor- und Rückwärtszählen von zeitlich aufeinanderfolgenden Vorgängen, die durch elektrische S teuer spannungen abgebildet sind, mit einem Transistor je Zählstufe, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (C) jedes Transistors (Tr₁. .. Tr₁₀) über zwei gegeneinandergeschaltete Dioden (33, 46) mit den Basiselektroden der beiden benachbarten Transistoren und über Widerstände (67 ... 114) mit den Basiselektroden aller übrigen Transistoren gekoppelt ist und daß für jede Zählrichtung eine bistabile Kippschaltung (Tr₁₁, Tr₁₂ bzw. Tr₁₃, Tr_u) vorgesehen ist, die von den Steuerspannungen (Εγ bzw. Er) angestoßen wird und deren beide Zweige jeweils an die ungeraden bzw. geraden Transistorzählstufen Fortschaltimpulse liefern.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Rev. Sei. Instr., 1946, S. 375/376.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen