DE1102813B

DE1102813B - Magnetic counting element that delivers an output signal after receiving a certain number of input pulses

Info

Publication number: DE1102813B
Application number: DEW26805A
Authority: DE
Inventors: Frank J Rau
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1958-12-18
Filing date: 1959-11-28
Publication date: 1961-03-23

Description

Magnetisches Zählelement, das nach Empfang einer bestimmten Anzahl von Eingangsimpulsen ein Ausgangssignal liefert Bei der Erfindung handelt. es sich um ein Bauelement für Zählketten. Es besteht im wesentlichen aus einem Magnetkern mit ungefähr rechteckförmiger Hystereseschleife und einem Transistor. Mehrere solcher Elemente sollen hierbei entsprechend der jeweils geforderten zu zählenden Stellenzahl hintereinandergeschaltet werden können.Magnetic counting element that after receiving a certain number provides an output signal from input pulses. it is a component for counting chains. It essentially consists of a magnetic core with an approximately rectangular hysteresis loop and a transistor. Several such Elements should correspond to the required number of digits to be counted can be connected in series.

Es sind schon Zählschaltungen bekanntgeworden, die an Stelle von Transisto-r-Kippkreisen magnetische Bauelemente, sogenannte Zähldrosseln, verwenden. Im Prinzip arbeiten solche Zähldrosseln in der Weise, daß der Arbeitspunkt auf der Hystereseschleife impulsweise gegen die positive Sättigung verschoben wird. Verwendet man Impulse gleicher Zeitspannungsfläche, dann sind bei gegebener Kern-Wicklungs-Dimensionierung eine ganz bestimmte Anzahl von n Impulsen notwendig, um die positive Sättigung des Kernes zu erreichen. Wird im Verlauf des n-ten Impulses die Sättigung erreicht, dann wird die Impendanz der Erregerwicklung ungefähr Null: Es fließt ein hoher Strom, oder es liegt - falls weitere Bauelemente in diesem Eingangsstromkreis eingeschaltet sind - die gesamte Eingangsimpulsspannung an diesen Bauelementen. Das Auftreten dieser Spannung ist ein Kriterium dafür, daß die positive Sättigung erreicht, d. h. der za-te Impuls eingetroffen ist. Sie kann dazu dienen, die für die nächste Zählung erforderliche Ummagnetisierung des Kernes in die negative Sättigung einzuleiten. .Counting circuits have already become known which instead of transistor trigger circuits Use magnetic components, so-called counting chokes. Working in principle such counter throttles in such a way that the operating point on the hysteresis loop is shifted impulsively towards the positive saturation. If you use impulses same time voltage area, then with the given core-winding dimensioning a very specific number of n pulses is necessary to ensure the positive saturation of the To achieve core. If saturation is reached in the course of the nth pulse, then the impedance of the excitation winding is approximately zero: a high current flows, or it is - if other components are switched on in this input circuit are - the total input pulse voltage on these components. The appearance this voltage is a criterion for reaching the positive saturation, i.e. H. the za-th impulse has arrived. You can serve that for the next Counting required reversal of magnetization of the core to initiate negative saturation. .

Bei einer bekannten Ausführung dieser Art werden zwei Kerne verwendet. Der erste dient dazu, Eingangsimpulse konstanter Zeitspannungsfläche zu erzeugen. Diese werden dann der Erregerwicklung des Zählkernes zugeführt, die in Serie mit einem Widerstand geschaltet ist, an dem die erwähnte Signalspannung abfällt. Sie wird einerseits zur Umrnagnetisierung des Zählkernes verwendet und an eventuell vorhandene, folgende Zählelemente weitergegeben. Hierbei stellen zwei Zählkerne und zwei Verstärkerröhren je Zählelement einen verhältnismäßig großen Aufwand dar. Außerdem erzeugen sämtliche Impulse, die in den Zählkern eingespeist werden, an dem Widerstand Spannungsabfälle. Das bedeutet einmal, daß ein Teil der für den Zählkern bestimmten Energie verlorengeht. Gleichzeitig wird dadurch der Störab.stan.d zwischen der gewünschten, beim n-ten Impuls an dem Widerstand abfallenden Spannung zu den bei allen n-1 Impulsen auftretenden Störspannungen vermindert. Dadurch leidet entweder - bei gleicher Zählleistung der Kerne - die Zuverlässigkeit der Schaltung oder die Zählleistung je Stufe muß herabgesetzt werden.In a known embodiment of this type, two cores are used. The first is used to generate input pulses of constant time voltage area. These are then fed to the excitation winding of the counter core, which is connected in series with a resistor is connected at which the mentioned signal voltage drops. she is used on the one hand to re-magnetize the counter core and possibly on existing, following counting elements passed on. Here are two counting cores and two amplifier tubes per counting element represent a relatively large effort. In addition, all pulses that are fed into the counter core generate the resistance voltage drops. That means once that part of the for the counting core certain energy is lost. At the same time, the interference distance between the desired voltage dropping across the resistor at the nth pulse to the Reduced interference voltages occurring with all n-1 pulses. This suffers either - with the same counting performance of the cores - the reliability of the circuit or the Counting performance per level must be reduced.

Es wurden auch schon Schaltungen vorgeschlagen, die mit Hilfe nur eines Transistors gesteuert werden. Aber auch hier wird das Umsteuerkriterium von einem mit der Erregerwicklung der Zähldrossel in Reihe geschalteten Widerstand abgegriffen und dem Transistor zugeführt. Hierbei ergeben sich die nämlichen Nachteile, wie oben erwähnt, obgleich hier der schaltungstechnische Aufwand geringer ist.Circuits have also been proposed that use only of a transistor can be controlled. But here too the changeover criterion is from a resistor connected in series with the excitation winding of the counting choke and fed to the transistor. This results in the same disadvantages as mentioned above, although the circuit complexity is lower here.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie besteht darin, daß bei einer Zählschaltung, die irn wesentlichen aus einem Magnetkern mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife, auf dem sich eine Eingangs-, eine Ausgangs- und eine Ummagnetisierungswicklung befinden, und einem in Abhängigkeit von der Anzahl der gespeicherten Impulse gesteuerten, in Serie mit der Ummagnetisierungswicklung geschalteten Transistor besteht und die nach Empfang jener bestimmten Anzahl von Eingangsimpulsen ein Ausgangssignal liefert, eine Diode sowohl in Serie mit der Eingangswicklung als auch in dem Steuerstromkreis des Transistors liegt.The invention avoids these disadvantages. It consists in that at a counting circuit, which essentially consists of a magnetic core with an almost rectangular Hysteresis loop on which there is an input, an output and a magnetic reversal winding and a controlled depending on the number of stored pulses, there is a transistor connected in series with the magnetic reversal winding and the delivers an output signal after receiving that specific number of input pulses, a diode both in series with the input winding and in the control circuit of the transistor.

Diese Diode ist während der Zeit, da die n-1 Impulse in die Eingangswicklung eingespeist werden, durch eine Gleichspannung in Durchlaßrichtung gepolt. Sie stellt demnach für die Eingangsimpulse einen vernachlässigbar geringen Widerstand dar. Wird nun beim zt-ten Impuls die Sättigung des Zählkernes erreicht, dann wird die Impedanz der Eingangswicklung angenähert Null: Die gesamte Eingangsspannung liegt nun an der Diode und sperrt diese. Diese Spannung wird dazu verwendet, einen Transistor, der in Reihe mit der Ummagnetisierungswicklung geschaltet ist, durchzusteuern. Die während des Umsteuervorganges in der Primärwicklung induzierte Spannung liegt im selben Sinn an der Diode und bewirkt, daß der Transistor während des gesamten Umsteuervorganges geöffnet bleibt. Der Ummagnetisierungsvorgang wird demnach selbsttätig zu Ende geführt, wenn die Sättigung des Kernes - wenn auch nur für äußerst kurze Zeit - durch den st-ten Impuls erreicht wird. Das bedeutet, daß an die Fertigungstoleranzen des Kernmaterials keine hohen Anforderungen gestellt werden müssen.This diode is on during the time when the n-1 pulses are in the input winding are fed in, polarized by a direct voltage in the forward direction. She poses therefore represents a negligibly low resistance for the input pulses. Will now at the zt-th pulse the saturation of the counter core is reached, then the impedance of the input winding becomes approximately zero: the total input voltage is now on the diode and blocks it. This tension is used to create a To control the transistor, which is connected in series with the magnetic reversal winding. The voltage induced in the primary winding during the reversing process is present in the same sense on the diode and causes the transistor throughout Reversing process remains open. The magnetization reversal process is therefore automatic brought to an end when the saturation of the core - if only for an extremely brief period Time - is reached by the st-th pulse. This means that there are manufacturing tolerances the core material does not have to meet high requirements.

Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Verwendung einer Diode an Stelle eines Widerstandes ergibt, besteht darin, daß der verhältnismäßig hohe Sperrwiderstand der Diode während des Umsteuervorganges in den Arbeitskreis des Transistors transformiert wird. Es kann demnach ein Transistor geringerer Typenleistung verwendet werden.Another benefit of using a diode Place of a resistance is that the relatively high blocking resistance the diode is transformed into the working circuit of the transistor during the reversal process will. A transistor with a lower power rating can therefore be used.

Besonders vorteilhaft erweist sich ferner, daß sich durch geeignete Dimensionierung einer dritten Ausgangswicklung erreichen läßt, daß die Zeitspannungsfläche des bei der Ummagnetisierung abgegebenen Ausgangsimpulses den gleichen Betrag hat wie der Eingangsimpuls. Dadurch wird eine direkte Hintereinanderschaltung der einzelnen Bausteine zu einer Zählkette ermöglicht, ohne einen zweiten Magnetkern, der als Impulsformerstufe dient - wie bei den bisherigen Schaltungen -, zu erfordern.It also proves to be particularly advantageous that suitable Dimensioning a third output winding can achieve that the time voltage area of the output pulse emitted during magnetization reversal has the same amount like the input pulse. This creates a direct series connection of the individual Building blocks to a counting chain allows without a second magnetic core, which as Pulse shaping stage serves - as with the previous circuits - to require.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand eines Ausführungsbeispiels, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, erläutert werden.Further details of the invention are to be based on an exemplary embodiment, as shown in Fig. 1 will be explained.

Fig. 2 zeigt schematisch die Hystereseschleife 0= f (mmf) eines solchen Zählkernes, der z. B. für ein Dezimalsystem ausgelegt ist, d. h., beim zehnten Impuls wird der Arbeitspunkt des Kernes von dem Remanenzpotential 09 über Punkt J in die positive Sättigung nach OS verschoben, während zuvor die einzelnen Remanenzpunkte (P1, 02, 03 ... über die Punkte A, B, C, P usw. erreicht wurden.Fig. 2 shows schematically the hysteresis loop 0 = f (mmf) of such a counter core, which z. B. is designed for a decimal system, that is, with the tenth pulse, the working point of the core is shifted from the remanence potential 09 via point J into the positive saturation to OS, while previously the individual remanence points (P1, 02, 03 ... via the points A, B, C, P etc. have been achieved.

Fig.3 zeigt die Zusammenschaltung von vier solchen Zähleinheiten zu einer Zählkette, mit der vier Dezimalstellen bewältigt werden können.3 shows the interconnection of four such counting units a counting chain that can handle four decimal places.

Nach Fig. 1 besteht das Zählelement aus einem Magnetkern c mit einer Ausgangs-, einer Ummagnetisierungs- und einer Eingangswicklung. Die Eingangswicklung liegt in .dem durch Klemme 1, Diode D 1, Parallelschaltung des Kondensators C 1 mit Widerstand R4, Wicklung N1, Diode D3, Klemme 2 gebildeten Stromkreis. Die Diode D3 liegt außerdem in folgendem Stromkreis: Klemme 3, Widerstand R2, Diode D3, Widerstand R3, Klemme 4. Sie ist hierbei in Durchlaßrichtung gepolt. Die Ummagnetisierungswicklung N2 ist über den Transistor TR an die Klemmen 4 und 6 angeschaltet. Solange der Widerstand der Diode D 3 klein ist (d. h. während der n-1 Impulse) liegt die Basis des Transistors auf positiverem Potential als sein Emitter. Der Transistor ist in dieser Zeit völlig stromlos. Beim Eintreffen des n-ten Impulses liegt dann die gesamte Spannung als Sperrspannung an der Diode D 3 und spannt die Basis des Transistors gegenüber dem Emitter über folgenden Stromkreis negativ vor: Widerstand R3, Diode D3 und Widerstand R1. Die während des Umsteuervorganges in ?1' 1 induzierte Spannung bewirkt eine Vorspannung der Diode in derselben Richtung: Der Transistor TR wird dadurch entsprechend der- Wirkungsweise einer positiven Rückkopplung bis zur völligen Ummagnetisierung des Kernes durchgesteuert. Hierbei hält die Diode D 2 (durch Kurzschluß) die bei der Ummagnetisierung in der Wicklung N 1 erzeugte Spannung von dem Ausgang der vorhergehenden Zählstufe fern. Wenn die Stufen hintereinandergeschaltet sind, würde nämlich ein solcher Impuls den der gespeicherten Impulszahl entsprechenden Magnetisierungszustand der vorhergehenden Stufe verändern.According to FIG. 1, the counting element consists of a magnetic core c with an output winding, a magnetization reversal and an input winding. The input winding is in the circuit formed by terminal 1, diode D 1, parallel connection of capacitor C 1 with resistor R4, winding N1, diode D3, terminal 2. The diode D3 is also in the following circuit: Terminal 3, resistor R2, diode D3, resistor R3, terminal 4. It is polarized in the forward direction. The magnetization reversal winding N2 is connected to terminals 4 and 6 via the transistor TR. As long as the resistance of the diode D 3 is small (ie during the n-1 pulses) the base of the transistor is at a more positive potential than its emitter. During this time the transistor is completely dead. When the nth pulse arrives, the entire voltage is then applied to diode D 3 as reverse voltage and biases the base of the transistor negatively with respect to the emitter via the following circuit: resistor R3, diode D3 and resistor R1. The voltage induced in? 1'1 during the reversal process causes the diode to be biased in the same direction: The transistor TR is thereby switched through according to the mode of action of a positive feedback until the core is completely reversed. In this case, the diode D 2 (by short circuit) keeps the voltage generated during the magnetization reversal in the winding N 1 away from the output of the previous counting stage. If the stages are connected in series, such a pulse would change the magnetization state of the preceding stage, which corresponds to the stored number of pulses.

Die Diode D12 soll verhindern, daß die durch die n-1 Impulse in der Ausgangswicklung N3 induzierten Spannungsstöße auf die nachfolgende Zählstufe übertragen werden. Die Diode D 12 ist nicht erforderlich, wenn die nachfolgende Stufe eine Diode D 1 enthält.The diode D12 is intended to prevent the voltage surges induced by the n-1 pulses in the output winding N3 from being transmitted to the subsequent counting stage. The diode D 12 is not required if the subsequent stage contains a diode D 1.

Um Fertigungstoleranzen der Magnetkerne auszugleichen bzw. um die Anzahl rot der zur Sättigung des Kernes erforderlichen Impulse bzw. deren Spannungszeitintegral in gewissen Grenzen beliebig wählen zu können, ist ein Widerstand R5 vorgesehen, mit dessen Hilfe eine bestimmte Vormagnetisierung einstellbar ist.To compensate for manufacturing tolerances of the magnetic cores or around the Number of red pulses required to saturate the core or their voltage time integral a resistor R5 is provided to be able to choose anything within certain limits, with the help of which a certain pre-magnetization can be set.

Die der Beschreibung und den Patentansprüchen zugrunde liegende Polarität der Spannungen und der Dioden gilt bei Verwendung eines p-n-p-Transistors. Kehrt man die Polaritäten um, dann kann selbstverständlich auch ein n-p-n-Transistor verwendet werden.The polarity on which the description and the claims are based of voltages and diodes applies when using a p-n-p transistor. Turns if the polarities are reversed, an n-p-n transistor can of course also be used will.

Ebenso können z. B. statt der dargestellten Kristalldioden auch Gleichrichter mit Röhren od. dgl. verwendet werden.Likewise, z. B. instead of the crystal diodes shown also rectifiers with tubes or the like. Be used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Counting element, which after receipt of a certain Number of input pulses provides an output signal, consisting of a magnetic core with an almost rectangular hysteresis loop, with the core next to the input and Output winding carries a magnetic reversal winding, which by means of a transistor applied to a voltage depending on the number of stored pulses is characterized in that a diode (D3) is both in series with the input winding as well as in the control circuit of the transistor.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the diode (D3) has an auxiliary voltage for the input pulses is polarized in the forward direction.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that that the diode (D3) between two resistors connected to the auxiliary voltage source (R2, R3) is connected and forms a voltage divider with these.

4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the positive pole of the auxiliary voltage source (Ed,) via one resistor (R2) of the voltage divider to the control electrode, its negative as well as the positive pole of a main voltage source (E ',) with the emitter and the negative pole of the main voltage source via the magnetic reversal winding (N2) connected to the collector of the transistor designed as a p-n-p transistor are.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the dimensioning the circuit parts, in particular the windings of the counting element, so it is coordinated that the time-voltage integral of the output pulse is that of the input pulse is equal to.

6. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that when Occurrence of the input pulse that shifts the working point of the core into saturation at the diode (D3) this blocked and the base of the transistor with respect to the Emitter is made negative, turning the transistor on.

7. Arrangement according to claim 1 to 6, characterized in that the voltage occurring during the magnetization reversal also at the input winding (N1) in the sense of a positive feedback is also applied to the Dfode (D3) . B.

Arrangement according to Claim 7, characterized in that the feedback voltage becomes effective on the diode (D 3) via a valve (D 2).

9. Arrangement according to claim 1 to 8, characterized in that the valve (D2) is connected in parallel to the input terminals in such a way that the magnetization reversal also occurring at the input winding (N 1) is short-circuited, such that a state of the previous counting step changing retroactive effect is prevented.

10. The arrangement according to claim 1 to 9, characterized in that a variable resistor (R5), which is with its tap at positive potential, in such a way to the input winding (NI) and the remagnetization winding (N2) is connected that the bias of the Kernes is continuously controllable in both directions within wide limits.