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Vor- und rückwärts arbeitende Zählkette aus galvanisch gekoppelten
Kippstufen Lineare bzw. dekadische Zählketten haben ein weites Anwendungsgebiet
in automatischen Steuerungen für Werkzeugmaschinen, Transferstraßen usw. Sie gestatten
eine einfache und übersichtliche Programmeingabe, Anzeige und Auswertung. In vielen
Fällen, beispielsweise bei derSteuerung vonKoordinatenbohrwerken oder von Antrieben
für die Walzeneinstellung, werden vor- und rückwärts arbeitende Zählwerke benötigt,
um beide Bewegungsrichtungen erfassen zu können.
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Bei Zählketten für die angegebenen Anwendungsgebiete ist es vorteilhaft,
wenn die Kopplung innerhalb der einzelnen Kippstufen und auch der Kippstufen untereinander
galvanisch erfolgt, da solche Schaltungen unempfindlicher gegen Störimpulse, Spannungsschwankungen
und Belastungsänderungen sind. Eine rein galvanische Kopplung macht jedoch bei vor-und
rückwärts arbeitenden Zählketten beträchtliche Schwierigkeiten, da dann die Rückstellsignale
für die einzelnen Kippstufen nicht ohne weiteres an die richtige Stelle geleitet
werden können und unter Umständen sowohl die vorhergehende als auch die nachfolgende
Stufe unwirksam halten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen
und eine einfache Schaltung für eine vor- und -rückwärts arbeitende Zählkette aus
galvanisch gekoppelten Kippstufen anzugeben. Die Lösung gemäß der Erfindung besteht
darin, daß in jeder Kippstufe dem einen Schaltelement über ein Odergatter zwei Undgatter
mit Eingängen für das Zählsignal, das Vorwärtssignal und das Ausgangs= signal der
vorhergehenden Stufe einerseits und Eingängen für das Zählsignal, das Rückwärtssignal-ünd
das Ausgangssignal der nachfolgenden Stufe andererseits vorgeschaltet sind und daß
an die Steuerstrecke des zweiten Schaltelementes ein Odergatter mit Eingängen für
die Ausgangssignale der benachbarten Stufen angeschlossen ist.
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Die Kippstufen können vorteilhaft aus Transistoren aufgebaut sein,
jedoch sind als Schaltelemente auch andere steuerbare Halbleiter verwendbar. Unter
Beachtung der Spannungs- und Stromverhältnisse ist es auch möglich, Elektronenröhren
heranzuziehen.
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Jeder Kippstufe ist noch ein drittes Schaltelement zur besseren Entkopplung
zugeordnet, an dem das Ausgangssignal der Stufe abgenommen wird.
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Die Zählketten können dekadisch aus zehn Kippstufen aufgebaut sein.
Durch Kopplung der letzten Stufe mit der ersten kann man die Zählkette zu einem
Ringzähler schließen.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung seien im folgenden an Hand eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung schematisch dargestellt
ist. Dem Ausführungsbeispiel liegt die Verwendung von pnp-Transistoren zugrunde.
In Fig. 1 ist zunächst eine Kippstufe der Zählkette in ihrem inneren Aufbau dargestellt.
Die übrigen Kippstufen können völlig identisch aufgebaut sein, so daß sich eine
Zählkette mit beliebiger Stellenzahl durch Reihenschaltung mehrerer Kippstufen herstellen
läßt.
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Die Kippstufe gemäß Fig. 1 enthält zwei Transistoren 1; 2 und einen
Ausgangstransistor 3, die mit -ihren Emitterelektroden gemeinsam an der mit MP (Mittelpunkt)
bezeichneten Leitung liegen. Die Leitung MP führt' Bezugspotential für alle übrigen
Spannungswerte. Die Kollektoren der Transistoren sind über Widerstände 4, 5, 6 an
die mit UN bezeichnete Leitung angeschlossen, die negatives Potential führt.
Zur Verbesserung der Sperrwirkung der Transistoren bei höheren Umgebungstemperaturen
sind die Basiselektroden über Widerstände 7, 8, 9 an ein positives Potential
UP angeschlossen.
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Die Transistoren 1 und 2 sind über die Widerstände 10 und 11 galvanisch
rückgekoppelt. Ist einer dieser beiden Transistoren gesperrt, so erhält der andere
in bekannter Weise Steuerstrom und ist leitend. Der Schaltzustand des Transistors
3 ist über den Widerstand 12 nur vom Schaltzustand des Transistors 1 abhängig. Der
Transistor 3 ist leitend, wenn der Transistor 1 gesperrt ist, und umgekehrt. Am
Kollektor des Transistors 3 können über die Ausgangsklemme A die Ausgangssignale
der Stufe abgenommen werden. Es ist jedoch auch möglich, die Kollektorpotentiale
der Transistoren 1 oder 2 als Ausgangssignale zu benutzen.
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Am Eingang der Stufe ist eine Gatterkombination vorgesehen, die aus
Widerständen 13 bis 16 und Dioden 17 bis 22 besteht.
An den Eingängen
El bis E3, Il und R steht ein Signal entweder in Form eines negativen Potentials
oder eines 0-Signals, wobei die Eingänge niederohmig an MP angeschlossen sind. Über
die Basis des Transistors 1 fließt nur dann Steuerstrom und macht ihn leitend, wenn
gleichzeitig an Ei und E2 und V oder an El und E3 und R negatives Potential liegt.
Es handelt sich bei der Gatterkombination also um zwei über ein Odergatter zusammengefaßte
Undgatter. Der Transistor 2 wird durch ein Steuersignal entweder an E2 oder E3 leitend
gemacht (Odergatterfunktion).
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Die einzelnen Kippstufen werden gemäß Fig. 2 miteinander gekoppelt.
Die Leitungen S1 und S2 werden über nicht dargestellte elektronische Schalter wechselweise
an das Potential NIP oder an negatives Potential gelegt. Jeder Potentialwechsel
bedeutet ein Zählsignal, bei dem die Kette um eine Stufe weitergeschaltet wird.
In welcher Richtung die Zählung fortschreiten soll, wird durch ein Dauersignal an
h bzw. R bestimmt. Ein Dauersignal an 1' führt zur Fortschaltung in Vorwärtsrichtung,
wie an Hand der Fig. 1 erläutert werden soll.
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Wird angenommen, daß die Stufe Z, Ausgangssignal abgibt, so ist der
Eingang E2 der Stufe Z2 besetzt. Ferner liegt Signal am Eingang V. Beim Potentialwechsel
entsteht negatives Signal an der Leitung S, und damit am Eingang Ei der Stufe Z2.
Es ist somit die Undbedingung erfüllt und der Transistor 1 der Stufe Z, wird leitend.
Damit wird der Transistor 3 dieser Stufe gesperrt und am Ausgang entsteht negatives
Signal. Dieses Signal wird an den Eingang E3 der Stufe 1 geführt, wodurch dort der
Transistor 2 ausgesteuert und infolge der Rückkopplung über den Widerstand
11 der Transistor 1 gesperrt wird. Die Stufe Z1 kippt somit in die
Ruhelage zurück.
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Bei Dauersignal an R wird in Rückwärtsrichtung gezählt, da dann die
Undbedingung jeweils an den Eingängen Ei, R und E3 der vorhergehenden Stufe erfüllt
ist. Die Rückstellung der nachfolgenden Stufe erfolgt durch das Ausgangssignal über
den Eingang E2, so daß der Transistor 2 ausgesteuert wird.
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Während des Weiterschaltens auf die jeweils folgende Kippstufe werden
bei dieser beide Transistoren 1 und 2 kurzzeitig ausgesteuert. Sobald das Steuersignal
an E2 bzw. E3 verschwindet, muß der Transistor 2 rascher als der Transistor 1 gesperrt
werden. Diese für die einwandfreie Funktion der Schaltung wichtige Voraussetzung
erreicht man durch geeignete Dimensionierung oder durch entsprechende Wahl der Transistortypen.
Man kann auch den beiden Widerständen 14 und 16 kleine Kondensatoren parallel schalten.
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Um die Zählkette zu einem Ringzähler zu schließen, wird der Ausgang
der letzten Stufe (Z0) an den Eingang E2 der ersten Stufe und deren Ausgang an den
Eingang E3 der letzten Stufe gekoppelt, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet. Aus
mehreren solchen Dekaden kann ein mehrstelliges dekadisches Zählsystem aufgebaut
werden.