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Elektrische Schaltungsanordnung zur impulsweisen Einstellung von Einrichtungen
der Steuer-und Regeltechnik in eine aus n möglichen. Stellungen In der Steuer- und
Regeltechnik tritt oft das Problem auf, aus einer bekannten Anzahl möglicher diskreter
Stellungen, sei es Winkelverstellung von Wellen, Einfahren bestimmter Maschinenkomplexe
in einrastbare Positionen, Einstellen von Magnettrommeln oder deren Magnetköpfen
auf vorbestimmte Orte usw., die jeweils gewünschte Stellung anzurufen und einen
vorbestimmten Steuervorgang einzuleiten. Es ist bekannt, diese Vorgänge derart zu
steuern, daß die jeweils gewünschte Stellung durch eine entsprechende Anzahl von
Impulsen eingestellt wird. Mit Hilfe dieser Impulse werden an sich bekannte binär
fortgeschaltete Zählketten, die auf elektromagnetischer oder elektronischer Grundlage
aufgebaut sein können, auf die entsprechenden Werte eingestellt und dadurch die
gewünschte Steuerung durchgeführt.
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Soll nach Durchführung der vorbestimmten. Steuerung eine weitere diskrete
Stellung von der Einrichtung eingenommen werden, so ist bei den bekannten Anordnungen
die Zähleinrichtung zunächst in ihre Nullstellung zurückzuführen und neu voreinzustellen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Rückführung in
die Ausgangsstellung zu vermeiden und, ausgehend von einer bereits durchgeführten
Einstellung der Zähleinrichtung, selbsttätig eine Aussage darüber zu machen, welcher
Weg von der letzten Einstellung zur neu vorzunehmenden Einstellung der kürzere ist,
z. B., ob eine Welle von der bereits eingenommenen Lage rechts oder links zu drehen
ist. Darüber hinaus muß die alte Stellung gelöscht und an deren Stelle die neue
Stellung für etwa nachfolgende weitere Stellungen fixiert werden. Diese den bekannten
Anordnungen gegenüber erweiterte Aufgabe wird gemäß der Erfindung in einfacher Weise
dadurch gelöst, daß der durch Impulse dargestellte und der ausgewählten Stellung
entsprechende Wert in eine n-stufige Ringzählkette eingegeben wird, deren Zählstufe
jeweils über Torschaltungen mit je einer bistabilen Einheit verbunden sind, die
die vorher fixierte Stellung speichert, daß diese bistabilen Einheiten wiederum
mit den entsprechenden Zählstufen durch an sich bekannte Koinzidenzschaltungen verbunden
sind und daß allen Koinzidenzschältungen eine elektrische Weiche zugeordnet ist,
die von einem durch den Rückstellimpuls der Ringzählkette gesteuerten bistabilen
Schalter auf den einen oder den anderen der beiden Ausgänge einstellbar ist, je
nachdem, ob der Rückstellimpuls beim Durchzählen der Ringzählkette von der durch
den neuen Wert gekennzeichneten Zählstufe aus vor dem Koinzidenzimpuls oder danach
erfolgt. Dabei erfolgt der Koinzidenzimpuls nur bei der Durchzählung der n-stufigen
Ringzählkette und nicht bei der Eingabe des neuen Wertes. Gemäß weiterer Ausbildung
der Erfindung kann die Löschung des vorher fixierten Wertes und die Fixierung des
neuen Wertes durch den Koinzidenzimpuls oder einen anderen in der Anordnung entstehenden
Impuls erfolgen. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung können die bistabilen Einheiten,
die als Speicherelemente für die fixierten Werte verwendet werden, ebenfalls als
eine weitere n-stufige Zählkette ausgebildet sein, deren Zählstufen mit den entsprechenden
Zählstufen der ersten Zählkette unter Fortfall der Torschaltungen derart verbunden
sind, daß wechselweise der einen Zähleinrichtung der neue Wert eingegeben und gespeichert
wird und über die Koinzidenzstufen mit dem in der anderen Zählkette gespeicherten
fixierten Wert vergleichbar ist und daß eine Anordnung vorhanden ist, welche wechselweise
den beiden gleichwertigen Zählketten. jeweils die neuen Stellungswerte zuordnet.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier in den Fig. 1 und 2
dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 das Blockschaltbild
einer elektronischen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung und
Fig.
2 das Blockschaltbild eines erweiterten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1.
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Die in den Figuren dargestellten Schaltungsanordnungen sind als Blockschaltbilder
gezeichnet. Die einzelnen Schaltungselemente bestehen aus elektroinschen Schaltmitteln,
z. B. aus Flip-Flop-Schaltungen u. a. Sie werden in ihrem Aufbau als allgemein bekannt
angesehen, so daß die genaue Ausführung der Schaltungsanordnung ohne erfinderisches
Können von dem dargestellten Blockschaltbild abgeleitet werden kann.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung ermöglicht durch Eingabe
eines impulsmäßigen Wertes eine vorbestimmte Einstellung einer nicht dargestellten
Einrichtung der Regel- oder Steuertechnik. Sie gestattet einen Vergleich zwischen
einem vorher fixierten Wert und einem neuen eingegebenen Wert.
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Es sei nun angenommen, daß durch eine an die Ausgänge I und II der
dargestellten Schaltungsanordnung angeschlossene Steuerschaltung zur Steuerung einer
verstellbaren Welle diese eine vorbestimmte Lage eingenommen hat. Diese Lage sei
in einer entsprechenden bistabilen Speichereinheit S fixiert, z. B. in dem Speicher
Sa; dabei kann a die Werte 1 bis n annehmen. Nun wird die Welle von der eingenommenen
Stellung a in eine neue Stellung b gebracht werden. Diese Stellung b entspreche
impulsmäßig einem Wert b, der auf die ringförmig ausgebildete Zählkette Z
gegeben wird. Dadurch wird die Zählstufe Zb markiert. b kann dabei die Werte
1 bis it annehmen.
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Zach dieser Einstellung der Ringzählkette Z wird zunächst ein Vergleich
zwischen der in dem Speicher Sa fixierten alten Stellung und der in der Zählstufe
Zb fixierten neuen Stellung durchgeführt. Durch bekannte, nicht dargestellte Steuermittel
werden auf den Ein-"ang 1 der Zählkette Z ia.-Impulse gegeben, durch welche die
Zählkette Z von der durch den eingegebenen Wert b markierten Zählstufe Zb aus zyklisch
fortgeschaltet wird. An dem eingestellten Wert b ändert sich dabei nichts. Zur Feststellung
b > a oder b G a sind die einzelnen bistabilen Speichereinheiten S
und die zugeordneten Zählstufen Z1 bis Zit durch an sich bekannte Koinzidenzschaltungen
K 1 bis Kii miteinander verbunden. Zählen nun die eingegebenen n-Impulse
die Zählkette Z durch, dann entsteht, wenn die dem fixierten Speicherelement Sa
entsprechende Zählstufe Za markiert wird, an der Koinzidenzschaltung Ka ein Impuls,
der über eine gemeinsame Leitung L1 dem Eingang einer elektrischen Weiche lT7 zugeführt
wird. Diese Weiche Iar, die elektromagnetisch oder auch elektronisch ausgebildet
sein kann, wird durch ein binäres Element B gesteuert, welches zwei Stellungen einnehmen
kann. Ist dieses Element B in seiner Nullstellung, dann gibt die Weiche
TV dem Koinzidenzimpuls die untere Ausgangsleitung II frei, in der zweiten
möglichen Stellung dagegen die Ausgangsleitung I. Das binäre Element B wird aus
seiner Nullstellung durch den Rückstellimpuls der Zählkette Z in seine andere mögliche
Stellung gebracht. Dieser Rückstellimpuls kommt beim Durchzählen mit der Zählkette
stets nach (it-b) Impulsen. Der Abstand zum Koinzidenzimpuls beträgt dann (zt-a).
Ist nun (it-b) kleiner als (ii-a), dann liegt, wie leicht ersichtlich ist, der Rückstellimpuls
der Zählkette Z vor dem Koinzidenzimpuls, d. h., durch die Weiche IV wird der obere
Ausgang I freigegeben. Ist dagegen (a-1) größer als (it-a), dann gelangt der zuerst
auftretende Koinzidenzimpuls auf den Ausgang II. Erst danach wird durch den Rückstellimpuls
das binäre Element B in seine zweite Stellung gebracht. Dieser @-organg ist jedoch
für die Steuerung der Welle ohne Bedeutung. Ist (n-b) kleiner als (it-a), so ist
(a-b) kleiner als Null, oder wenn (n-b) größer als (ii-a) ist, so ist auch (a-b)
größer als Null.
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Es ist auch der Fall denkbar, daß (a-b) gleich Null ist, d. h.
a=b. Dieser Fall tritt dann auf, wenn sich die einzustellende Einrichtung
bereits in der vorbestimmten Lage befindet.
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Sind die Koinzidenzstufen K so ausgelegt, daß sie auf die Rückflanke
des Schaltsprunges von einer Zählstufe auf die andere der Zählkette Z ansprechen,
dann erscheint im Falle a-b am Ausgang II beim ersten der eingezählten n-Impulse
ein Anzeigeimpuls. Arbeiten dagegen die Koinzidenzstufen auf der Vorderflanke des
Schaltsprunges, dann erscheint am Ausgang I beim ia-ten der eingezählten Impulse
ein Anzeigeimpuls.
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Das würde bedeuten, daß z. B. bei einer Welle Links- oder Rechtsdrehung
befohlen wird, obwohl sich diese bereits in der gewünschten Lage befindet. Da über
die Tore T das durch den Koinzidenzimpuls gelöschte bistabile Element sofort wieder
markiert wird und sowohl photosensitive als auch magnetische Elemente gegenüber
elektronischen Schaltzeichen eine lange Ansprechzeit besitzen, stört diese Eigenart
des Falles a=b nicht.
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Sollte dies jedoch der Fall sein, so läßt sich dieEinstellung
a=b durch an sich bekannte Schaltelemente in an sich bekannter Weise leicht
vermeiden. Entweder kann dazu durch einen Testimpuls vor den eingezählten n-Impulsen
die Möglichkeit a=b geprüft werden, oder es. wird mit Hilfe einer zusätzlichen
bistabilen Einheit der Weg nur für die Impulse n=2 geöffnet.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung liefert somit auf einer der beiden
Ausgangsleitungen I und II einen Impuls, der zu Steuerzwecken benutzt werden kann,
je nachdem, ob (a-b) kleiner als Null oder (a-b) größer als Null ist.
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Der Koinzidenzimpuls wird gleichzeitig auf alle bistabilen Speichereinheiten
S als Rückstellimpuls gegeben, so daß dadurch der durch den fixierten Wert a markierte
Speicher Sa in seiner Nullstellung zurückgeschaltet wird und der fixierte Wert a
gelöscht wird.
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Nach dem Durchzählen durch die auf den Eingang a. gegebenen ii-Impulse
steht die Zählkette Z wieder auf der markierten Zählstufe Zb. Damit ist das zugeordnete
Tor Tb geöffnet, das in seinem schaltungsmäßigen Aufbau als bekannt vorausgesetzt
wird. Ein nun auf den Eingang 2 gegebener Impuls wird über dieses Tor Tb den zugeordneten
binären Speicherelementen Sb zugeführt und hier gespeichert. Damit ist der in die
Zählkette Z eingegebene neue Wert b nach dem Löschen des vorher fixierten Wertes
a in dem entsprechenden binären Speicherelement S ebenfalls fixiert.
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Die nicht dargestellten Steuermittel für die Eingänge a und 2 sind
an sich bekannte bistabile Elemente und Torschaltungen, die dem jeweiligen Problem
angepaßt werden. Die bistabilen Speicherelemente S können so ausgebildet sein, daß
sie durch ihre Aussage >Ja« oder »Nein<t photosensitive Elemente zu steuern imstande
sind oder daß diese Speicherelemente S magnetische Elemente über geeignete Verstärkerschaltungen
ansteuern.
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Wie aus dem Vorhergehenden zu ersehen, ist die erfindungsgemäße Anordnung
nach Fig. 1 in der Lage. außer dem Löschen des alten und Speichern des neuen Wertes
in einfacher Weise zwischen den Fällen (b-a) kleiner als Null und (b-a) größer als
Null zu unterscheiden. Oft ist aber auch der exakte Wert (b-a) für
Steuerzwecke
wichtig. Dieser kann in einer zusätzlichen Zähleinheit festgestellt werden, die
vom Koinzidenz- und Rückstellimpuls gesteuert wird.
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In Fig. 2 ist das Blockschaltbild einer derartigen Anordnung dargestellt.
Auch bei dieser Anordnung werden die blockmäßig dargestellten Schaltelemente in
ihrem elektrischen Aufbau und in ihrer Wirkungsweise als bekannt vorausgesetzt.
Die zur Anordnung nach Fig. 1 zusätzlich hinzugefügte .Zähleinheit Z' wird durch
an sich bekannte Schaltmittel (Tor) derart gesteuert, daß die n-Durchzählimpulse
so lange in diese Zählkette Z' gelangen, bis deren Eingang durch den Koinzidenzimpuls,
der auf das Tor einwirkt (strichpunktierte Linie L2), gesperrt wird. Die eingezählte
Differenz beträgt dann ; b - a l, wenn b kleiner als a ist.
Ist dagegen b größer als a, dann erscheint in der Zählkette Z' der komplementäre
Wert (n - 1 b - a 1).
Die Unterscheidung geschieht durch eine zusätzliche
bistabile Einheit, welche entscheidet, ob zwischen den ersten n eingezählten Impulsen
der Rückstellimpuls der Zähleinheit Z liegt oder nicht. Wenn dies der Fall war,
dann zählt die Zähleinheit Z' (ia - 1 b - a I), wenn dies aber nicht der
Fall war, dann I b - a 1. Diese Entscheidung ist leicht durchzuführen, wenn
hinter der Weiche g' an der Ausgangsleitung I zusätzlich ein bistabiles Element
B' geschaltet wird. In Abhängigkeit von der Schaltstellung des bistabilen Elementes
B, das durch den Rückstellimpuls der Zählkette Z gesteuert wird, und damit von der
Stellung der elektrischen Weiche W wird durch das zusätzliche bistabile Element
B' die Entscheidung dahin gehend getroffen, ob in die zusätzliche Zählkette Z' der
richtige Wert oder der komplementäre Wert eingegeben wurde. In dem einen Fall wird
der Wert (b-a) durch Öffnen eines der Tore T 1 bis T'n-1 angezeigt, im anderen
Falle (Kippen des bistabilen Elementes B') der komplementäre Wert durch Öffnen eines
der Tore T'n-1 bis T' 1.
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Auch in diesem Falle ist durch die zusätzliche Zählkette Z_' eine
Steuerung von magnetischen oder photosensitiven Elementen möglich.
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An Stelle der in den Fig. 1 und 2 dargestellten einzelnen bistabilen
Speicherelemente S kann eine weitere ia-stufige Zählkette verwendet werden, der
Zählstufen mit den entsprechenden Zählstufen der ersten Zählkette Z unter Fortfall
der Torschaltungen T derart verbunden sind, daß wechselweise in der einen Zählkette
der neue Wert b eingegeben und gespeichert ist und über die Koinzidenzstufen K mit
dem in der anderen Zählkette gespeicherten alten Wert a vergleichbar ist. Zur wechselweisen
Eingabe der Impulse für den neuen Stellungswert auf die gleichartigen Zählketten
kann der Eingangsschaltung ein zusätzliches bistabiles Element zugeordnet werden.
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In Abänderung des beschriebenen Ausführungsbeispiels können die in
Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungsanordnungen, insbesondere wenn als bistabile
Speicherelemente S eine weitere Zählkette verwendet wird, auch in Binärtetraden
verwendet werden. An Stelle der Ringzählketten werden dann zweckmäßig Binärzählketten
verwendet, welche durch entsprechende Koi.nzidenzstufen K miteinander verbunden
sind.