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Schaltung zur Steuerung eines Programms nach dem Zeitmaßstab einer
selbständigen Impulsfolge Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung eines
Programms nach dem Zeitmaßstab einer selbständigen Impulsfolge. Bei dieser Schaltung
sind die den einzelnen Programmabschnitten zugeordneten und deren Dauer bestimmenden
Impulsanzahlen einzeln und unabhängig voneinander wählbar. Die Schaltung ist insbesondere
zur Steuerung von Widerstands-Schweißmaschinen nach dem Zeitmaßstab eines Wechselstromes
bestimmt. Die Schaltung hat eine einzige, allen Programmabschnitten gemeinsam zugeordnetelmpulszählkette
mit Gasentladungsstrecken und eine die Programmabschnitte nacheinander startende
Hilfskette mit Gasentladungsstrecken.
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Bei einer bekannten Schaltung dieser Art geht die Entladung bei der
Hilfskette jeweils auf die nächste Stufe über, wenn die letzte Stufe der Zählkette
zündet. Jeder einen Programmabschnitt zugeordneten Stufe der Hilfskette ist eine
Röhre zugeordnet, welche beim Zünden der Stufe der Hilfskette einen Steuerimpuls
erhält. Unter der Wirkung dieses Steuerimpulses wird eine wählbare Stufe der Zählkette
gezündet, von welcher aus die Impulse des nächstfolgenden Programmabschnittes gezählt
werden.
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Es sind also bei dieser vorbekannten Schaltung jedem Prograinmabschnitt
eine Stufe der Hilfskette und zusätzlich hierzu noch eine Stufe, welche zwischen
der Hilfskette und der Zählkette angeordnet ist, zugeordnet.
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Ohne diese Zwischenstufen wäre diese bekannte Schaltung nicht funktionsfähig.
Denn in diesem Falle würde jedesmal dann, wenn der Zählvorgang an der Zählkette
eine Stufe erreicht, welche mit einer Stufe der Hilfskette verbunden ist, diese
Stufe der Hilfskette gezündet. Es ist offensichtlich, daß der vorgegebene Programmablauf
dabei nicht erzielt werden kann. Es war also bisher notwendig, jedem Programmabschnitt
nicht nur eine Stufe der Hilfskette, sondern außerdem eine Zwischenstufe zuzuordnen,
welche zwischen der Stufe der Hilfskette und eine wählbare Stufe der Zählkette geschaltet
ist.
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Die Schaltung nach der Erfindung erfordert keine Zwischenstufen und
unterscheidet sich vom Bekannten dadurch, daß beim Zünden einer beliebigen Stufe
der Hilfskette der Zählvorgang der Impulszählkette durch Zünden der ersten Stufe
derselben ausgelöst und gleichzeitig die auf die betreffende Stufe der Hilfskette
folgende Stufe der Hilfskette zündbereit vorgespannt wird und daß die Zündelektrode
jeder Stufe der Hilfskette mit einer wählbaren Stufe der Impulszählkette so verbunden
ist, daß sie beim Zünden dieser Stufe gezündet wird, wenn sie zündbereit vorgespannt
ist. Weil dabei während jedes Programmabschnittes nur die dem nächstfolgenden Programmabschnitt
zugeordnete Stufe der Hilfskette zündbereit ist, kann nur die mit dieser Stufe verbundene
Stufe der Impulszählkette den nächsten Programmabschnitt auslösen. Die mit den anderen
Stufen der lElfskette verbundenen Stufen der Impulszählkette können jedoch keine
Störungen bewirken, da diese Stufen der I-Elfskette nicht zündbereit vorgespannt
sind und deshalb trotz der an ihre Zündelektroden gelangenden Impulse nicht zünden.
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Bei der vorbekannten Schaltung wird der für die Impulszählkette erforderliche
Aufwand relativ groß, und es werden zur Einstellung der Dauer der verschiedenen
Programmabschnitte Umschalter mit sehr vielen Kontakten erforderlich, wenn auch
Programmabschnitte besonders großer Dauer eingestellt werden sollen.
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Zur Vermeidung dieses Nachteiles hat eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schaltung eine Impulszählkette, welche zum Zählen mehrstelliger Zahlen ausgebildet
ist. Dabei ist die Steuerelektrode der Gasentladungsröhren jeder der je einem
Programmabschnitt zugeordneten Stufen der Flilfskette mit dem Ausgang
je einer Koinzidenzstufe verbunden. Die Anzahl der Eingänge jeder Koinzidenzstufe
ist gleich der Anzahl der Stellen, und jeder dieser Eingänge ist über einen Kondensator
und einen Umschalter mit der Kathode der Gasentladungsröhre
einer
mittels dieses Umschalters wählbaren Stufe der dem Stellenwert zugeordneten Teilkette
der Impulszählkette verbunden. Der Ausgang des Verstärkers steht mit dem Eingang
aller der je einem Stellenwert zugeordneten Teilketten der Impulszählkette
in Verbindung.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
Es zeigt - .
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Fig. 1 eine Schaltung zur Steuerung eines Programms mit drei
Programmabschnitten und durch einen Kontakt auslösbarem Programmablauf oder eines
Programms mit vier Programmabschnitten und dauernd selbsttätig wiederholtem Programmablauf,
wobei jeder Programmabschnitt durch eine einstellige Impulszahl bestimmt ist, Fig.
2 eine Variante der ersten Stufe der Impulszählkette der Schaltung nach Fig.
1,
Fig. 3 eine Schaltung zur Steuerung derselben Programme wie Fig.
1, wobei jedoch jeder Programmabschnitt durch eine ein- oder zweistellige
Impulszahl bestimmt ist.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung enthält eine allen Programmabschnitten
gemeinsame Impulszählkette mit Gasentladungsröhren 0, 1, 2, 3, 4 und
eine die Programmabschnitte nacheinander startende Hilfskette mit Gasentladungsröhren
0', l', V, 3'. In der Impulszählkette und in der Hilfskette
liegt in jeder Stufe die Kathode der Röhren 0, 1, 2. . . 4 und
0', l', 2', 3' über einen von einem Kondensator 5, 5'
überbrückten
Widerstand 6, 6' an Spannung, und es ist jede dieser Kathoden über einen
zweiten Widerstand 7, 7' an die Steuerelektrode der Gasentladungsröhre der
folgenden Stufe angeschlossen. Die Steuerelektroden der Röhren 1, 2,
3, 4 Regen außerdem über je einem Kondensator 8 an der Impulsleitung
9.
Weiterhin sind vier Umschalter lla ... 11 d vorgesehen, deren
jeder die Steuerelektrode einer der Röhren 0', l', 2', 3' der Hilfskette
wahlweise mit der Kathode einer der Röhren 0, 1, 2, 3, 4 der Impulszählkette
verbindet, wobei jeweils zwischen dem Umschalter und der Steuerelektrode ein Kondensator
12 liegt. Die Kathoden der Röhren 0', l', 2', 3' der Hilfskette stehen
über je einen weiteren Kondensator 13'
mit dem Eingang eines Verstärkers
14 in Verbindung, dessen Ausgang zur Steuerelektrode der Röhre 0 der Impulszählkette
führt. In der gemeinsamen Anodenstromzuführungsleitung 15 der Röhren
0, 1, 2, 3, 4 der Impulszählkette liegt ein Widerstand 16.
Ein entsprechender Widerstand 17 ist in der gemeinsamen Anodenstromzuführungsleitung
18 der Röhren 0', l',
2', 3' der Hilfszählkette angeordnet.
Die Vorröhre. 0
der Impulszählkette erhält aus einem Spannungsteiler
19, 21, dessen Widerstand 21 von einem Kondensator 22 überbrückt ist, über
einen weiteren Widerstand 23 eine Vorspannung. Zwischen der Zündelektrode
und der Anode der ersten Röhre 0' der Hilfskette ist ein Taster 24 vorgesehen.
Die strichliert eingezeichneten Verbindungen 25, der Widerstand
26 und der der Röhre 0' zugeordnete Umschalter 11 a sind vorzusehen,
wenn eine ständige Wiederholung des Ab-
laufes der einzelnen aufeinanderfolgenden
Programmabschnitteerfolgensoll. Durch dieseVerbindungwird die Hilfskette, wie ersichtlich,
zu einer sogenannten Ringschaltung ergänzt. Wesentlich ist, daß die Betriebsspannung
und Dimensionierung der Hilfskette so gewählt ist, daß (beim Vorhandensein der strichlierten
Verbindungen 25) die Gasentladungsröhre 0',
l', 2' bzw.
3' nur dann, wenn die Gasentladungsröhre Y, 0', l' bzw. 2' der vorhergehenden
Stufe brennt, durch den Spannungsstoß gezündet wird, der an der Kathode der Stufe
der lmpulszählkette entsteht, welche mittels desjenigen der Umschalter lla
... 11 d gewählt ist, welcher der betreffenden Hilfskettenstufe
(0', l', 2' bzw. Y) zugeordnet ist. Sind die strichlierten Verbindungen
25 nicht vorhanden, so kann die Röhre l', 2' bzw. 3' durch
den erwähnten Spannungsstoß nur dann gezündet werden, wenn die Röhre 0', l'
bzw. 2' brennt.
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In der gezeichneten Stellung der Schalter lla ... lld, an denen
die Dauer der -einzelnen Programmabschnitte eingestellt ist, hat der erste Programmabschnitt
(Umschalter Ilb) eine Dauer von zwei, der zweite (Umschalterllc) eine Dauer von
vier und der dritte (Umschalter 11 d) eine Dauer von drei Perioden der Impulsfolge.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist nun folgende: Durch Betätigung
des Tasters 24 wird der Programmablauf ausgelöst, indem die Röhre0' zündet und zunächst
weiterbrennt. Beirn Zünden wird der Anstieg des Potentials der Kathode dieser Röhre
über den ihr zugeordneten Kondensator 13' dem Verstärker 14 zugeführt und
von diesem verstärkt an die Steuerelektrode der Röhre 0 der Impulszählkette
übertragen. Dadurch zündet diese Röhre, und es beginnt nun die Impulszählkette in
bekannter Weise die von der Leitung 9 geführten Impulse zu zählen (die z.
B. von einem nicht dargestellten Impulsgeber, z. B. einem Multivibrator,
stammen, aber auch die Halbwellen positiver Richtung des Netzwechselstromes
sein können). Sobald die Impulszahl erreicht ist, welche an dem der Röhre
l' der Hilfszählkette zugeordneten Umschalter llb eingestellt ist, in der
gezeichneten Schalterstellung also die Impulszahl »Zwei«, gelangt der Spannungsstoß,
der beim Zünden der Röhre 2 (also nach zwei Perioden der Impulsfrequenz) an deren
Kathode auftritt, an die Steuerelektrode der Röhre 1'. Da die Röhre
0' brennt, hat die Steuerelektrode der Röhre l' eine Vorspannung,
so daß durch den hinzukommenden Impuls eine zum Zünden der Röhre l' ausreichende
Steuerspannung entsteht und die Röhre l! zündet. Dabei entsteht an ihrer
Kathode ein Spannungsanstieg, der über den Verstärker 14 übertragen wird und zum
Zünden der Röhre 0 führt. Gleichzeitig wird die Röhre 0' gelöscht,
da beim Zünden der Röhre l' der Spannungsabfall. am Widerstand
17 steigt und die bereits durch die Spannung an dem der Röhre 0' zugeordneten
Kondensator 5' verminderte, wirksame Anodenspannung dieser Röhre unter den
Löschwert fällt. Die Röhre l' bleibt jedoch brennen, denn der Anodenstrom
dieser Röhre dient noch zu einem wesentlichen Teil zum Aufladen des dieser Röhre
zugeordneten Kondensators 5', so daß der Spannungsabfall am Kathodenwiderstand
6' der Röhre l' kleiner ist als die Spannung am Kathodenkondensator
5' der Röhre 0, die Anodenspannung der Röhre l' demnach größer
ist als die der Röhre 0'.
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Das Zünden der Röhre 0 löscht die Impulszählkette und startet
einen neuen Zählvorgang, leitet also den zweiten Programmabschnitt ein. Sobald dann
bei dein neu gestarteten Zählvorgang die Impulszahl erreicht ist, welche an dem
der Röhre 2' der Fhlfszählkette zugeordneten Umschalter 11c eingestellt ist, in
der gezeichneten Schalterstellung also die Irnpulszahl »Vier«, gelangt der Spannungsstoß,
der beim Zünden der Röhre 4 an deren Kathode auftritt, an die
Steuerelektrode
der Röhre 2'. Da die Röhre l'
brennt, führt die Steuerelektrode der Röhre
2# eine solche Vorspannung, daß sie beim Auftreten dieses Spannungsstoßes zündet,
wodurch nun entsprechend dem oben Beschriebenen die Röhre l' löscht und die
Impulskette gelöscht und erneut gestartet wird. Dadurch wird in entsprechender Weise
der dritte Programmabschnitt eingeleitet und beim Zünden der Röhre 3 abgeschlossen.
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Sind die strichliert gezeichneten Verbindungen 25 hergestellt, so
wird nach Ablauf des dritten Programmabschnittes, also nach dem Zünden der Röhre
Y, der an deren Kathode auftretende Spannungsanstieg wie am Ende jedes anderen
Programmabschnittes über den Verstärker 14 der Röhre 0 der Impulszählkette
zugeführt, die Impulszählkette dadurch gelöscht und erneut gestartet. Gleichzeitig
wird das Kathodenpotential der Röhre Y, welches um den Spannungsabfall an
deren Widerstand 6' erhöht ist, als Vorspannung an die Steuerelektrode der
Röhre 0'
übertragen. Sobald dann die Impulszahl erreicht ist, welche der Einstellung
des der Röhre 0' zugeordneten Umschalters lla entspricht, zündet die Röhre
0', und es läuft das Programm ebenso ab, als ob es durch den Schalter 24
sofort nach Ablauf des dritten Programmabschnittes erneut gestartet worden wäre.
Die an dem der Röhre 0' zugeordneten Schalter lla eingestellte Impulszahl
entspricht also einem vierten Programmabschnitt.
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Da bei dieser Schaltung immer nur die Röhre der Hilfskette zünden
kann, welche auf eine brennende Röhre folgt, bleibt es ohne Einfluß, wenn eine Impulszahl
erreicht wird, welche einem anderen als dem gerade ablaufenden Programmabschnitt
entspricht. Wird beispielsweise in der gezeichneten Stellung der Schalter
11 a ... 11 d während des Ablaufes des zweiten Programmabschnittes
(vier Impulsperioden) der erste, zweite und dritte Impuls gezählt, so wird der Spannungsstoß,
der beim Zünden der Röhre 1, 2 bzw. 3 an deren Kathode auftritt, wohl
auf die Steuerelektrode der Röhre 0', l' bzw. 3' übertragen. Da aber
die Röhre 0', l' bzw. 3' nicht auf eine gerade brennende Röhre folgt
(es brennt nämlich nur die Röhre l'), kann sie nicht zünden. Der Spannungsanstieg,
der über einen der Kondensatoren 13' und den Verstärker 14 auf die Zündelektrode
der Röhre 0
geleitet werden müßte, um die Impulszählkette zu löschen und erneut
zu starten, bleibt also aus, der Zählvorgang geht unbehindert weiter, bis die Impulszahl
des zweiten Programmabschnittes erreicht ist. Die Röhre l' kann im gewählten Beispielsfalle
nicht zünden, weil sie brennt, und die Röhre 0' bzw. 3'
kann nicht
zünden, da ihre Zündelektrode nicht die erforderliche Vorspannung führt. Diese Vorspannung
tritt an diesen Röhren erst auf, nachdem die Röhre 3'
bzw. 2' gezündet hat.
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Steht einer der Umschalter 11 a ... 11 d
auf »Null«, so wird der betreffende Programmabschnitt übersprungen, indem die zugeordnete
Röhre der Hilfskette beim Starten der Impulszählkette sofort zündet, da sie über
den ihr zugeordneten Umschalter (11 a,
llb ... bzw. lld) mit
der Kathode der Röhre 0 verbunden ist.
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Bei der Schaltung nach Fig. 1 tritt eine Schwierigkeit auf,
wenn Programmabschnitte mit der Dauer einer Periode der das Zeitmaß bestimmenden
Impulsfolge ablaufen sollen oder wenn einer der Schalter lla ... lld auf
»Null« steht (erster Kontakt links in der Zeichnung). In diesem Falle erhält die
erste Röhre 0 der Impulszählkette den Rückstellimpuls, während ihr Kathodenkondensator
5 sich noch nicht über den parallel zu ihm liegenden Widerstand
6 entladen hat. Die Röhre 0 kann dann nicht zünden. Zur Vermeidung
dieses Nachteils kann die Eingangsstufe der Impulszählkette gemäß Fig. 2 zwei Gasentladungsröhren
0" und ob aufweisen. Dabei ist außerdem in der folgenden Stufe der Impulszählkette
eine Röhre la mit zwei Steuerelektroden verwendet, deren jede über einen
Widerstand 27, 28 mit der Kathode einer der Röhren Oa und Ob verbunden
ist. Die Steuerelektroden dieser Röhren sind über je einen Kondensator
29 gemeinam mit dem Verstärker 14 verbunden und erhalten unterschiedliche
Vorspannungen aus einem Spannungsteiler 31, 32, 33. Dabei sind die Widerstände
32, 33, an denen die Vorspannungen abgegriffen sind, durch kleine Stabilisierungs-Kondensatoren
34, 35 überbrückt. Die Widerstände 31, 32,
33 sind so bemessen,
daß jedesmal nur die mit der größeren Vorspannung betriebene Röhre Oa zündet, wenn
die Eingangsstufe vom Verstärker 14 her in einem zeitlichen Abstand nach der letzten
Zündung dieser Röhre 0" beaufschlagt wird, der eine Periodendauer der das Zeitmaß
bestimmenden Impulsfolge überschreitet, und daß die mit der kleineren Vorspannung
betriebene Röhre Ob zündet, wenn eine Periode nach dem Zünden der mit höherer
Vorspannung betriebenen Röhre 0" eine weitere Beaufschlagung erfolgt.
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Kommt in der Schaltung Fig. 2 der vom Verstärker 14 verstärkte Spannungsanstieg,
so zündet zunächst die mit größerer Vorspannung an ihrer Zündelektrode betriebene
Röhre 0, Dadurch steigt sofort der Spannungsabfall am Widerstand
31, so daß die Vorspannung an der Zündelektrode der Röhre Ob
sofort
kleiner wird und diese Röhre, nicht mehr zur Zündung kommt. Durch das Zünden von
0" wird die Röhre 1" beim nächsten Impuls gezündet, wodurch die Röhre 0" löscht.
Liefert der Verstärker 14 nun kurz danach (z. B. in einem der Periodendauer der
Impulsfolge entsprechendenZeitabstand) erneut einen Spannungsanstieg, so kann die
Röhre 0, nicht wieder zünden, da ihr Kathodenkondensator 5 sich noch
nicht entladen hat und die Anodenspannung deshalb zu klein ist. In diesem Falle
zündet nun die Röhre Ob,
wodurch die Röhre 1, nach einem weiteren Impuls
gezündet und die Röhre Ob wieder gelöscht wird. Der weitere Vorgang in der
Impulszählkette ist dann unabhängig davon, ob 0" oder Ob die Zündung von
1"
auslöste, und erfolgt im übrigen genauso wie in Fig. 1. Liefert
der Verstärker in einem die Periodendauer der Impulsfolge überschreitenden zeitlichen
Abstand vom Zeitpunkt des Zündens von 0" einen weiteren Spannungsanstieg, so hat
der Kathodenkondensator 5 der Röhre 0" sich bereits hinreichend entladen,
und es zündet wieder 0".
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Die Schaltung Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig.
1 gezeichneten dadurch, daß die erste Stufe der Impulszählkette statt einer
Röhre 0 (Fig. 1) zwei Röhren 0, und Ob gemäß Fig. 2 enthält
und daß die Impulskette zwei Teilketten (Röhren 0, Ob, l, 2, 4 und
00", 00b, 10, 20, 40) aufweist, welche gemeinsam zweistellige Impulszahlen
zählen können. Die Impulszählkettenstufen »3« und »30« sind im Interesse
der übersicht weggelassen. Mit dieser Schaltung kann also ein Programm gesteuert
werden, dessen Progranimabschnitte durch zweistellige Impulszahlen bestimmt
sind.
Dementsprechend sind gegenüber Fig. 1
die doppelte Anzahl von Umschaltem lle
... 11h,
38a ... 38d Ge ein Umschalter für jede
Stelle der Impulszahl jedes Programmabschnitts) vorhanden, und es ist außerdem für
jede Stufe der Hilfskette eine Koinzidenzstufe 36 hinzugefügt. Außerdem sind
Ventile 37 vorgesehen, um eine gegenseitige Beeinflussung der Impulszähler
zu vermeiden. Wie ersichtlich, ist die Steuerelektrode der Gasentladungsröhren
0', l', 2' ' 3' der Hilfskette mit dem Ausgang je einer der
Koinzidenzstufen 36 verbunden, welche entsprechend der Zweistelligkeit der
zu zählenden Impulszahlen zwei Eingänge aufweisen. Jeder dieser Eingänge ist über
einen Kondensator 12 und einen der Umschalter lle ... Ild bzw. 38a..
. 38d wahlweise mit einer Stufe der einem Stellenwert zugeordneten
Teilkette 1,
2, 4 bzw. 10, 20, 40 verbindbar. Da der am Ende eines
Programmabschnitts vom Verstärker 39 übertragene Spannungsanstieg alle Teilketten
löschen muß, weist der Verstärker 39 zwei voneinander entkoppelte Ausgänge
auf, deren jeder mit dem Eingang einer der beiden Teilketten verbunden ist. Zwischen
den beiden Teilketten befindet sich eine Übertragungsstufe (Kurzimpulserzeuger)
40, welche in bekannter Weise je-
weils nach dem Erreichen der höchsten Ziffer
der ersten Stelle einen kurzen Impuls an die Teilkette für die zweite Stelle weitergibt.
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Die Wirkungsweise der Schaltung unterscheidet sich von der bereits
beschriebenen, abgesehen von der bekannten Arbeitsweise der mehrstelligen Zählkette,
im wesentlichen nur dadurch, daß jede der Koinzidenzstufen 36 nur dann einen
Spannungsanstieg an die Zündelektrode der ihr zugeordneten Röhre (0', Y9
2' bzw. Y) der FENszählkette überträgt, wenn beide Stellen der von der Impulszählkette
gezählten Impulszahl den Einstellungen der beiden Umschalter (11
e ... und 38a ... ), welche der betreffenden Koinzidenzstufe
36 zugeordnet sind, entsprechen, d. h. wenn gleichzeitig sowohl dem
einen als auch dem anderen Eingang der Koinzidenzstufe ein Spannungsstoß zugeführt
wird. Beim Vorhandensein der strichliert dargestellten Verbindungen und Schaltelemente
arbeitet die Schaltung mit vier Programmabschnitten und fortwährend automatisch
wiederholtem Programmablauf. Steht einer der Umschalter 11 e
... 11h
auf »Null« (erster Kontakt links in der Zeichnung), so ist
je nach der Stellung des zugeordneten Umschalters 38 a,
38 b, 38 c bzw. 38 d die Impulszahl Null, Zehn, Zwanzig oder Vierzig
eingestellt.
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Die Steuerspannungen für den Schweißstrom können bei den Schaltungen
Fig. 1 und 3 an den Kathodenwiderständen 6' abgegriffen werden,
beispielsweise mittels je eines parallel zum Kathodenwiderstand vorgesehenen
(nicht dargestellten) Potentiometers. Die Stufenzahlen der Impulszählkette und der
Hilfskette können selbstverständlich praktisch beliebig erhöht werden.