DE1121851B - Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung einer vorgeschriebenen Zahl von Impulsen ueber eine vorgeschriebene Zeitspanne und deren Verwendung zur Multiplikation zweier Faktoren - Google Patents

Description

In den Verfahren zur automatischen Steuerung durch Impulse sowie in gewissen Verfahren zum automatischen Rechnen kommt es vor, daß gefordert wird, eine gewisse Anzahl von Impulsen auf ein bestimmtes Zeitintervall so regelmäßig wie nur möglich zu verteilen, wobei übrigens mindestens einer der eingesetzen Faktoren — die Anzahl der Impulse und die Dauer des Intervalls — veränderlich oder aber wenigstens nicht von vornherein bekannt zu sein braucht. Dieses Problem kommt auf dasjenige zurück, welches in dem Senden von einer dem Produkt zweier numerischen Faktoren gleichen Anzahl von Impulsen besteht, wobei der eine Faktor (der Multiplikator) in der Form einer Reihenfolge von Impulsen, die in Serien gesendet werden, gegeben ist, sowie in einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der Impulse, welche das Produkt bilden, auf das ganze Zeitintervall der Sendedauer der den Multiplikator bildenden Impulse.

Auf diese Weise wird die automatische Impulssteuerung bei den Werkzeugmaschinen oder ähnlichen Maschinen, wobei aufeinanderfolgende und auf Grund eines gewissen gespeicherten Programms vorherbestimmte oder berechnete Impulse auf einen Motor übertragen werden, welcher z. B. einen Schütten der Werkzeugmaschine mit einer der gesendeten Impulszahl während eines festen oder auch veränderlichen Zeitintervalls proportionalen Geschwindigkeit bewegt. Damit die so erzielte Bewegungsgeschwindigkeit ebenfalls möglichst gleichmäßig wird, ist es notwendig, daß die Impulsfolge der Steuerung (mit veränderlicher Anzahl) stets mit größter Gleichmäßigkeit über die gesamte Dauer des entsprechenden Intervalls verteilt wird.

Um dieses Ergebnis zu erreichen, werden z. B. sogenannte »Interpolationsvorrichtungen« benutzt, deren Arbeitsweise die mathematische Eigenschaft zugrunde liegt, nach der die Summe einer geometrischen Reihe mit dem Faktor ¹Z₂, falls die Zahl der Glieder gegen oo geht, das Zweifache des ersten Gliedes zum Grenzwert hat. Es ist:

i = 1

Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung
einer vorgeschriebenen Zahl von Impulsen

über eine vorgeschriebene Zeitspanne

und deren Verwendung zur Multiplikation

zweier Faktoren

ίο Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Januar 1957 (Nr. 633 569)

oder, ausgeschrieben:

1 1 1

2 ⁺ 4 ⁺ 8

Diese Reihe konvergiert genügend schnell, und der Fehler infolge der endlichen Anzahl der Glieder wird schnell vernachlässigbar klein. Dementsprechend wird angenommen, daß η Impulssender zur Verfügung stehen, die mit gleichförmigen Frequenzen senden, entsprechend gleich den Gliedern einer geometrischen Reihe mit dem Faktor Va, wobei der Sender der höchsten Frequenz eine Frequenz (das Anfangsglied der Reihe) liefert, die gleich der Hälfte der Frequenz einer sogenannten Meßimpulsfolge ist. Während des gesamten Zeitintervalls T, bestimmt durch JV Meßimpulse, wird jeder Sender im ganzen eine Anzahl von Impulsen aussenden, welche eines der Glieder einer geometrischen Reihe mit dem ersten Glied JV/2 und dem Faktor ¹Zt darstellt, und mit Bezug auf das oben Angeführte wird die gesamte Anzahl der während dieses Zeitintervalls gesendeten Impulse JV sein (mit einem Fehler, welcher infolge der endlichen Zahl der Sender entsteht).

Um also eine Serie von Impulsen zu erhalten, deren Anzahl einem gegebenen Wert M gleicht und welche auf ein Intervall T verteilt sind, genügt es, den Wert M in einer rc-stelligen binären Form auszudrükken und jeder Stelle einen der Sender zuzuordnen, wobei der Sender, welcher die niedrigste Frequenz hat, der höchsten Stelle zuzuordnen ist und auf einem Ausgangsleiter alle Impulse der Sender, die an Stellen der Zahl M, welche die Ziffer 1 darstellt, ange-

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schlossen sind, zu sammeln, die den Stellen der Zahl M, wo die Ziffer 1 erscheint, zugeordnet sind, während alle diejenigen Impulsfolgen gesperrt werden, die von Sendern ausgehen, die den Stellen von M zugeordnet sind, die eine Null enthalten. Da jeder Sender während des Intervalls T eine Impulsanzahl sendet, welche ungefähr der Potenz von 2 proportional ist, die dem Stellenwert entspricht, dem der Sender zugeordnet ist, so ist es klar, daß die Impulsfolge, welche auf dem Ausgangsleiter gesammelt wird, eine auf das Intervall T verteilte Impulsanzahl gleich M enthält, wobei der oben angeführte geringe Fehler vorkommt.

Die Erfindung hat sich ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufgabe gestellt, die von diesem oben dargelegten mathematischen Prinzip ausgeht, das aber auf eine besondere Weise durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verteilung einer vorgeschriebenen Zahl von Impulsen über eine vorgeschriebene Zeitspanne besteht im wesentlichen darin, daß die vorgeschriebene Zahl in binärer Form in einem Umlaufspeicher für eine gewählte Zahl von Zyklen umläuft, die mit Rücksicht auf die Speicherimpulsumlauffrequenz der vorgeschriebenen Zeitspanne entspricht, wobei jeder Zyklus so viele elementare Zeitabschnitte umfaßt, wie die vorgeschriebene Zahl binäre Ziffern hat, daß im η-ten Zeitabschnitt jedes 2"-ten Zyklus oder in einer gleichwertigen Verteilung jeweils ein Impuls erzeugt wird, so daß die Gesamtzahl der in einem gleichen, d. h. gemeinsamen Zeitabschnitt aller Zyklen erzeugten Impulse proportional oder annähernd proportional 2~^m ist, wobei m die dem betreffenden Zeitabschnitt zugeordnete Stelle der Binärzahl ist, und daß nur die Impulse abgegeben werden, die in Zeitabschnittten erzeugt werden, in denen die zugeordnete binäre Ziffer der vorgeschriebenen Zahl den Wert 1 hat

Mit Bezug auf das bekannte Verfahren kann man den wesentlichen Unterschied mit dem erfindungsgemäßen Verfahren darin erblicken, daß bei dem letzteren jeder Stelle der Zahl nicht mehr ein bestimmter Sender, sondern einfach nur ein gewisser vorher bestimmter Zeitabschnitt des Umlaufzyklus zugeordnet wird; der Umlaufzyklus spielt eine ähnliche Rolle wie die Meßimpulse des früheren Verfahrens. Auf diese Art erhält man eine reine serienmäßige Betätigung, welche verschiedene Vorteile bringen kann.

Durch die Erfindung will man dieses Verfahren insbesondere bei der Multiplikation von zwei numerischen Faktoren verwenden, wobei diese Anwendung insofern bemerkenswert ist, als einer der zwei Faktoren, angenommen der Multiplikand, die Rolle der oben beschriebenen Zahl, welche in einer binären Form gespeichert wird und welche umläuft, übernimmt, wobei die Anzahl der Wiederumläufe dieser Zahl seinerseits dem Multiplikator oder Multiplikationsfaktor gleich ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des oben angeführten Verfahrens, wobei diese Vorrichtung folgende Merkmale, die einzeln oder zusammen wirken, aufweist: a) Sie enthält zur Aufspeicherung und zum serienmäßigen Umlauf der binären Zahl (insbesondere eines Multiplikand) einen binären Zähler oder Speicher mit Wiederumlauf, welcher so viel Stufen hat, wie die betrachtete Zahl Stellen aufweist.

b) Sie enthält zur Erzeugung der erwähnten Impulse in den ausgewählten Zeitabschnitten des Zyklus einerseits einen binären Zähler oder Umlaufspeicher, welcher so viel Stufen hat, wie die betrachtete Zahl Stellen aufweist, und andererseits besitzt er in dem Umlaufkreis des erwähnten Speichers einen in Reihe geschalteten Additionskreis mit zwei Eingängen, wobei der eine die Signale, welche in Reihe aus dem Speicherausgang ausgehen, empfängt und der andere ein Signal im ersten Zeitabschnitt jedes Zyklus erhalten kann (ein Zeitabschnitt, welcher der höchsten binären Stelle der gegebenen Zahl entspricht), wobei dieser Kreis seinen Ausgang mit dem Eingang des Speichers so verbunden hat, daß der Empfang des Signals am zweiten Eingang die arithmetische Zusammenzählung einer Eins mit der bereits im Register kreisenden Zahl hervorruft, wobei gegebenenfalls vorhandene

ao Überträge berücksichtigt werden. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um einen Impuls in dem ersten Zeitabschnitt (eines jeden Zyklus) zu senden, in dem keine Einheit zu übertragen ist.

c) Bei der Anwendung der Vorrichtung zur Multiplikation erhält der zweite Eingang des Additionskreises gemäß b) einen Impuls in dem ersten Zeitabschnitt jedes Zyklus, und zwar im Laufe einer Anzahl von Zyklen, die einem Multiplikationsfaktor entspricht.

d) Der Impuls, welcher während des ersten übertragsfreien Zeitabschnittes jedes Zyklus gesendet wird, wird in einen »Und«-Logik-Kreis durch einen Eingang des letzteren eingeführt, während durch den anderen Eingang des »Und«- Kreises der Impuls eingeführt wird, der während des gleichen Zeitabschnittes am Ausgang des Speichers gemäß a) erscheint, so daß dieser Kreis die Ausgangsimpulse nur in den Zeitabschnitten freiläßt, in denen der am Anfang dieses Abschnittes beschriebene Impuls mit der Gegenwart einer 1 in der entsprechenden Stelle der gegebenen Zahl zusammentrifft,
e) Die binären Speicher gemäß a) und b) können durch Ketten von ringförmigen Magnetkernen gebildet werden, welche die Ein- und Ausgangswicklungen tragen, die stufenweise von einem Kern bis zum nächsten verbunden sind, wobei jeder dieser Kerne mit einer Steuerungs- oder Umlaufwicklung versehen ist, welche eine isochrone Impulsfolge, welche die elementaren aufeinanderfolgenden Zeitspannen bestimmt, erhält, wodurch eine stufenweise Übertragung des magnetischen Zustandes der Kerne entlang der Kette erzielt wird und ein Umlauf der in dem Speicher eingeschriebenen Zahl gesichert wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche dadurch nicht begrenzt sein soll, wird beschrieben und dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Funktionsschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein Schema des binären Speichers,
Fig. 3 ein etwas eingehenderes Schema der Anordnung einer Vorrichtung, welche im wesentlichen derjenigen der Fig. 1 ähnlich ist,

Fig. 4 eine Tabelle, um ein Funktionsbeispiel zu erklären.

Zunächst wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Grund des vereinfachten

Schemas der Fig. 1 erklärt. Auf diesem Schema sind zwei binäre Speicher 12 und 14 gezeigt, welche jeweils fünf Stufen haben. Eine besondere Ausführungsart dieser Speicher wird später mit Bezug auf die Fig. 2 erläutert. Es soll aber erwähnt werden, daß diese beiden Speicher 12 und 14 auf irgendeine geeignete Weise gebaut werden können, um das bekannte Funktionieren der binären Umlaufspeicher zu sichern. Es genügt, wenn jede der fünf Stufen eines jeden Speichers imstande ist, zwei unterschiedliche Zustände anzunehmen, welche die Ziffern 0 bzw. 1 der binären Numerierung darstellen, und wenn die Sendung der aufeinanderfolgenden Impulse in allen fünf Stufen eines Speichers gleichzeitig jede Stufe in den Zustand der vorhergehenden Stufe im Zeitabschnitt des vorhergehenden Impulses bringt. Wenn angenommen wird, daß in einer gegebenen Zeitspanne die fünf Stufen eines Speichers einen Zustand haben, welcher den Ziffern (0 oder 1) entspricht, die in den aufeinanderfolgenden Stellen einer fünfstelligen Zahl in binärer Form enthalten sind, und daß der Ausgang der letzten Stufe, welche der niedrigsten Stelle entspricht (in der Fig. 1 links) mit dem Eingang der ersten Stufe (rechts) verbunden wird, welche der höchsten Stelle entspricht, wie es bei dem Register 14 der Fig. 1 der Fall ist, so wird man sehen, daß die aufeinanderfolgende Sendung der Zirkulationsimpulse durch die Leiter 22 einen kontinuierlichen Umlauf der Ziffern dieser Zahl durch den Speicher in abfallender Reihenfolge zur Folge haben wird, wobei dieselbe Ziffer immer in derselben Stufe am Ende einer Reihenfolge von fünf Umlaufimpulsen erscheint. Diese Reihe von fünf Impulsen wird als Umlaufzyklus benannt, und jeder Zyklus soll fünf elementare Zeitabschnitte enthalten, welche mit Tl, Γ 2, T 3, T 4 und T 5 bezeichnet werden. Das Register oder der Speicher 14, dessen Umlaufkreis sich direkt schließt, enthält die Zahl, welche die Anzahl der Impulse bestimmt, die in dieser Zeit gesendet werden sollen, oder aber auch noch den Multiplikanden.

Der Umlaufkreis des Speichers 12 enthält einen Addierungsblock 34, dessen Anordnung später eingehend beschrieben wird. Der so entstandene Kreis dient zur Sendung der Impulsfolgen, deren Frequenzen proportional den Potenzen 2 sind und die nachfolgend »durchgesiebt« werden, um nur diejenigen Impulse zurückzuhalten, die in den Zeitabschnitten, welche mit einer 1 in dem Multiplikanden zusammenfallen, erscheinen, wie man es bereits erklärt hat. Zu diesem Zweck arbeitet der Block 34 auf folgende Weise: In Abwesenheit von Impulsen, welche in den zweiten Eingang 35 des Addierers eingeführt werden, bleibt dieser in Ruhestellung, damit eine in den Speicher 12 eingeschriebene Zahl in demselben ohne Änderung ununterbrochen umlaufen kann wie bei dem Speicher 14. Der Eingang 35 kann jedoch im Zeitabschnitt Tl jedes Zyklus, wobei der Zeitabschnitt an dem Ausgang durch das linke Ende des Speichers 14 der höchststelligen Ziffer des Multiplikanden entspricht, einen Impuls empfangen, welcher die in dem Speicher 12 enthaltene Zahl um eine Einheit vergrößert wird. Wenn also der Speicher 12 am Anfang die Zahl 00000 enthält, so wird der Impuls Tl des ersten Zyklus eine 1 dieser Zahl hinzufügen, welche nun 00001 lauten wird usw. An den Addierer 34 ist ein Block 36 angeschlossen, welcher einen Ausgangsimpuls in dem ersten Zeitabschnitt eines jeden Zyklus sendet, in welchem die Addition der Einheit an die in dem Speicher 12 enthaltene Zahl nicht den Übertrag ausgelöst hat oder, mit anderen Worten, in dem ersten Zeitabschnitt eines jeden Zyklus, in welchem die neu im Speicher 12 enthaltene Zahl eine 1 vorzeigt.

Diese Arbeitsweise wird durch die gezeigte Tabelle leicht zu verstehen sein. Die Zeilen dieser Tabelle bezeichnen die aufeinanderfolgenden Werte des Inhaltes des Speichers 12 während sechzehn aufeinanderfolgenden Zyklen, wobei der Addierer 34 jeweils einen Impuls T1 durch seinen Eingang 35 erhält und dadurch dem Speicherinhalt eine Einheit hinzufügt.

	T5	Γ4	73	Γ2	Tl
1	0	0	0	0	1
2	0	0	0	1	0
3	0	0	0	1	1
4	0	0	1	0	0
5	0	0	1	0	1
6	0	0	1	1	0
7	0	0	1	1	1
8	0	1	0	0	0
9	0	1	0	0	1
10	0	1	0	1	0
11	0	1	0	1	1
12	0	1	1	0	0
13	0	1	1	0	1
14	0	1	1	1	0
15	0	1	1	1	1
16	1	0	0	0	0

In jeder Zeile hat man die erste 1 der Zahl unterstrichen, womit bezeichnet wird, daß in diesem Zeitabschnitt des Zyklus (erster Zeitabschnitt ohne Übertrag) der Block 36 einen Ausgangsimpuls sendet. Es kann sofort festgestellt werden, daß der Block 36 einen Impuls in dem Zeitabschnitt Tl jeweils im Laufe von zwei Zyklen, einen Impuls während Γ 2 jeweils in vier Zyklen, einen Impuls während Γ 3 jeweils in acht Zyklen und einen Impuls während T 5 jeweils in sechzehn Zyklen senden wird. Auf diese Weise erhält man an dem Ausgang des Blocks 36 fünf Impulsfolgen, die sich zur Zeit miteinander vermischen und deren Frequenzen die Glieder einer geometrischen Reihe mit dem Faktor 2 darstellen, wobei die Gesamtzahl dieser Impulse, welche in demselben Zeitabschnitt der verschiedenen Zyklen gesendet wurden, ungefähr proportional der Potenz von 2 ist, die den Stellenwert darstellt, dem der betrachtete Zeitabschnitt zugeordnet ist. Auf diese Weise zeigt die Tabelle am Ende von sechzehn Zyklen, daß während Tl (Zeitabschnitt zugeordnet zu 2⁴ = 16) acht Impulse, während Γ 2 (Zeitabschnitt zugeordnet zu 2³ = 8) vier Impulse, während Γ 3 (Zeitabschnitt zugeordnet zu 2²=4) zwei Impulse, während TA (Zeitabschnitt zugeordnet zu 2^{1 =} 2) ein Impuls und noch ein Impuls während Γ 5 (Zeitabschnitt zugeordnet zu 2° = 1) erzeugt wurden. Man merkt sofort, daß der unvermeidliche Fehler in der

Anzahl der während Γ 5 (eine Einheit anstatt eine Wenn man die Zahl der in letzter Zeile eingetragenen halbe) gesendeten Impulse auf den bereits erwähnten Kreuze zusammenzählt, kann man feststellen, daß Fehler zurückzuführen ist, welcher infolge der end- deren Zahl zehn beträgt, d. h. das Produkt von 0,625 liehen Zahl der Glieder der geometrischen Reihe ent- mit 16, und daß deren Verteilung so gleichmäßig wie steht bzw. infolge der endlichen Zahl von Zeit- 5 nur möglich ist. abschnitten, die in jedem Zyklus vorhanden sind. Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der

Die so erzeugten Impulse wirken auf den Eingang Speicher 12 und 14. Jede Stufe wird durch einen eines logischen Multiplikationskreises 38 (auch Ko- kleinen ringförmigen Kern 16 aus ferromagnetischem inzidenzkreis oder »Und«-Kreis genannt), dessen an- Werkstoff mit hoher Permeabilität gebildet, welcher derer Eingang durch Impulse gespeist wird, welche io drei Wicklungen besitzt: Eintrittswicklung 18, Ausaus der Ausgangsstufe des Speichers 12 herauskom- gangswicklung 20 und Steuerungs- oder Umlaufwickmen. Der Kreis 38 eines wohlbekannten Typs wird so lung 22. Jede Ausgangswicklung ist mit der Eingangsbetätigt, daß er am Ausgang jeweils nur einen Impuls wicklung der nächsten Stufe über einen Gleichrichter sendet, wenn er einen Impuls gleichzeitig an seinen 24 verbunden, und jede Eingangswicklung ist über zwei Eingängen erhält. Auf diese Weise wirkt der 15 einen Kondensator 26 kurzgeschlossen. Indem man Kreis 38 als Sieb für die Impulse, welche ihm im einen Impuls einer gegebenen Polarität (welche als Takte von einem pro Zyklus durch den Block 36 ge- positiv bezeichnet wird) der Eintrittswicklung 18 der sendet wurden, und er laßt an seinem Ausgang nur Eintrittsstufe (in der Fig. 2 links gezeigt, entgegen der diejenigen Impulse durch, welche mit der Ziffer 1 der Darstellung in Fig. 1 und 3) sendet, magnetisiert man entsprechenden Stelle der im Speicher 14 umlaufen- ao den ersten Magnetkern 16 in einer gewissen Richtung den Zahl koinzidiert bzw. zusammenfällt. Man kann (welche gemäß Absprache als positiv angenommen leicht feststellen, daß die verbleibende Anzahl der so wird), die durch die Ziffer 1 bezeichnet ist. Der Kern durchgelassenen Impulse effektiv der Zahl M (Multi- behält seine magnetische Eigenschaft nach dem Abplikand), die im Speicher 14 umläuft, entspricht und klingen des Impulses. Alle Wicklungen 22 sind in daß andererseits diese Impulse mit der bestmöglichen 25 Reihe angeschlossen und erhalten eine isochrone Im-Regelmäßigkeit auf das gesamte Zeitintervall verteilt pulsfolge, wobei die Umlaufimpulse, welche durch die werden, das die Zyklen umfaßt, in denen der Addie- in den Eingang 28 des Speichers gesendeten Impulse rer 34 durch die Impulse Tl gespeist wurde. Es ist verzögert wurden und deren Richtung eine solche ist, außerdem augenscheinlich, daß, wenn man auf diese daß sie die Kerne in einem den Eingangsimpulsen Weise einen Impuls in den Eingang 35 des Addierers 30 entgegengesetzter Richtung zu magnetisieren verin Zeitabschnitt T1 von N aufeinanderfolgenden suchen, dieselben negativ magnetisieren. Es muß fest-Zyklen gesendet hat, die Gesamtzahl der durch den gestellt werden, daß ein negativer Umlaufimpuls nur Kreis 38 gesendeten Impulse dem Produkt M ■ N den Zustand eines bis dahin positiven Kernes ändern gleich sein wird. kann. Wenn der Magnetzustand negativ ist, so kommt

Diese Tatsache kann man am Beispiel, welches in 35 der Umlaufimpuls nicht zur Auswirkung. Die Ände-Fig. 4 dargestellt wurde und welches sich auf die rung des Magnetzustandes, welche durch den Uber-Multiplizierung von 0,625 (Multiplikand) mit 16 gang des Kernes von seinem positiven in einen nega-(Multiplikator) bezieht, feststellen. In der oberen Zeile tiven Zustand hervorgerufen wird, induziert einen der Tabelle der Fig. 4 hat man Zyklen von 1 bis 16 Spannungsimpuls in der Ausgangswicklung 20, und beziffert (in der Zahl sind sie dem Wert des Multi- 40 zwar in solcher Richtung, daß die Diode 24 diesen plikators gleich), welchen ein Impuls Γ1 am Eingang Spannungsimpuls zur Eingangswicklung des nächsten 35 des Addierers gesendet wird. Jede Kolonne, Kernes durchläßt, und zwar in der Form eines posiwelche einem jeden von diesen sechzehn Zyklen ent- tiven Eintrittsimpulses, welcher mit dem Impuls des spricht, ist in fünf Abteilungen, welche den mit Tl ersten Kernes identisch ist.

bis T 5 bezeichneten Zeitabschnitten entsprechen, ein- 45 Der Kondensator am Eingang eines jeden Kernes geteilt. In jeder Kolonne wurde ein Kreuz in die- ruft durch sein Aufladen und nachfolgendes Entladen jenige der fünf Abteilungen eingetragen, welche dem die Verzögerung des Eingangsimpulses hervor, womit Zeitabschnitt der Sendung eines Impulses durch den die Dauer des positiven Kernzustandes ungefähr auf Block 36 entspricht. Man wird übrigens sofort fest- die Hälfte des Intervalles, welches zwei aufeinanderstellen, daß dieser Teil der Tabelle der Fig. 4 (von 50 folgende Umlaufimpulse trennt, begrenzt wird, der Schreibweise abgesehen) identisch mit der Tabelle Nachfolgend wird die Ausführung der in Fig. 3

ist, die oben in der Beschreibung dargestellt wurde. eingehend dargestellten Vorrichtung beschrieben. In Der Multiplikand 0,625 wird auf binäre Art als dieser Figur findet man die zwei Speicher 12 und 14 10100 geschrieben, wobei angenommen wird, daß und den dem ersten Speicher zugeordneten Addidas Komma links von der höchststelligen Ziffer steht. 55 tionskreis, welcher sich in dem Block 34 befindet, mit Man kann ersehen, daß im ersten Zyklus der von 36 welchem der Block 36, welcher in Richtung des Koausgehende Impuls in dem Zeitabschnitt T1 erscheint inzidenzkreises 38 sendet, verbunden ist. und daß in diesem Zeitabschnitt der Multiplikand Man sieht in 42 einen isochronen Impulssender,

10100 die Ziffer 1 enthält. Der Koinzidenzkreis 38 welcher die allgemeine Synchronisation sichert und sendet nun einen Ausgangsimpuls aus, und dieses 60 welcher die elementaren Zeitabschnitte bestimmt, wird dadurch angezeigt, daß ein Kreuz in der unter- Dieser Sender speist den Sender 44 mit Umlaufimpulsten Reihe der Tabelle gemacht wird. Im zweiten sen, welcher den eingegangenen Impulsen eine geZyklus treffen die Impulse von 36 in Γ2 ein; da der wisse ständige Verzögerung verleiht, um die bereits Multiplikand in der zugeordneten Stelle eine 0 auf- erwähnten Umlaufimpulse auszugeben, welche auf weist, gibt der Kreis 38 keinen Impuls ab. Im Zy- 65 die Wicklungen 22 der Speicher 12 und 14 einwirken. klus3 sendet 36 einen Impuls Γ1, wobei in diesem Zwei Sender oder Zähler 64 und 82, welche eben-Zeitabschnitt der Multiplikand erneut die Zahl 1 ent- falls durch den Synchronsender 42 gespeist werden, hält, so daß ein Ausgangsimpuls gesendet wird usw. senden nur einen Impuls, während sie fünf Impulse

9 10

empfangen. Der erste Zähler 64 sendet die Impulse Andererseits soll man eine Einheit zum nächsten

Tl, welche den ersten Abschnitt jeden Zyklus be- Zeitabschnitt nur im folgenden Fall übertragen:

stimmen und der zweite Zähler 82 sendet Impulse _{c) Die zm}^ _{wekhe aus dem s icher heraus}.

Γ5, welche den letzten Abschnitt bestimmen _{kommt5 ist dne χ und es muß entweder ein}

Dem Multiplikandenspeicher 14 ist ein Multivibra- 5 _übertrag gemacht oder eine Einheit Tl addiert

tor mit zwei Stabihtätszustanden oder ein bekannter werden
Kippkreis 50 (Flip-Flop) zugeordnet, dessen einer

Eingang durch die Ausgangsstufe des Speichers ge- Diese Verhältnisse werden auf folgende Weise erspeist wird und dessen anderer Eingang die Syn- reicht: Die aus dem Sender 64 ausgehenden Impulse chronisationsimpulse erhält. Dieser Multivibrator io speisen den Eingang eines Kippkreises 70 des Blockes oder Kippkreis sendet eine Ausgangsspannung nur, 34 über einen logischen Additionskreis (»Oder«- wenn er von dem Speicher einen Spannungsimpuls Kreis), dessen anderer Eingang durch einen Kipperhalten hat, womit die Anwesenheit der Ziffer 1 in kreis 74, dessen genaue Arbeitsweise später erläutert der Zahl, welche im Speicher umläuft, übertragen wird, gespeist wird und welcher — dies wird zeitwird, und zwar in den Stellen, welche in dieser Zeit 15 weilig angenommen — dann einen Impuls sendet, aus dem Speicher herauskommen. Die Ausgangs- wenn eine Übertragung einer Einheit in Richtung des spannung des Vibrators bzw. des Kippkreises dauert betrachteten Zeitabschnittes erfolgt. Der Additionsbis zum Eintreffen des nächsten Synchronisations- kreis 65 sendet einen Ausgangsimpuls, wenn der eine impulses. Die durch den Kippkreis 50 erzeugte Span- oder der andere seiner zwei Eingänge unter Spannung nung wird einerseits dem Kreis 38 zum bereits er- 20 gesetzt wird.

wähnten Zweck zugeführt und ist andererseits zum Das Kipprelais 70 ist vom besonderen Typ (z. B. Eingang des Speichers 14 mittels eines »Und«-Kreises Schmittscher Kippkreis) mit einem einzigen Eingang 52, dessen zweiter Eingang 54 gewöhnlich unter Span- und mit zwei Ausgängen, wobei der linke unter Spannung steht, eingeleitet. Dieser Kreis 52 dient zur nung gesetzt wird, wenn der einzige Eingang unter Rückführung des Speichers 14 auf Null. Es genügt 25 Spannung steht, wogegen der andere Ausgang im ummittels eines Unterbrechers die in 54 einwirkende gekehrten Falle unter Spannung kommt.
Spannung während einer Dauer, die länger ist als die Um dem Falle a) Rechnung zu tragen, schließt Dauer eines Umlaufzyklus, zu unterbrechen, um den man den linken Ausgang des Kipp- oder Flip-Flop-Inhalt des Speichers auszulöschen. Die Leiter 46 kreises 56 und den rechten Ausgang des Kipp- oder und 48, die mit den entsprechenden Umlaufwicklun- 30 Flip-Flop-Kreises 70 an zwei Eingänge eines Kreises gen 22 und mit dem Eingang des Speichers 14 ver- 62, welcher nun jeweils einen Impuls sendet, wenn bunden sind, erlauben, daß in diesen eine Zahl, die für den Fall a) erwähnten Bedingungen erfüllt welche als Multiplikand dient, eingeschrieben wird. sind. Auf dieselbe Weise wird man dem Falle b) Zu diesem Zweck genügt es, auf den Leiter 46 eine Rechnung tragen, indem man den rechten Ausgang solche Anzahl aufeinanderfolgender Spannungsim- 35 des Kippkreises 56 und den linken Ausgang des pulse, welche der Stellenzahl (in diesem Falle fünf) Kippkreises 70 an zwei Eingänge eines zweiten der binären Zahl entspricht, einwirken zu lassen, Additionskreises 60 anschließt. Die Ausgänge der nachdem eventuell ein Spannungsimpuls auf den Lei- Additionskreise 60 und 62 sind durch einen logischen ter 48 übertragen wurde, und zwar für jede Stelle, in Additionskreis (»Oder«-Kreis) 71 verbunden, dessen welcher die gewünschte Zahl die Ziffer 1 enthält, wo- 40 Ausgang einen Spannungsimpuls einzig in den beiden bei man mit der höchsten Stelle anfängt. Fällen a) und b) sendet, wobei man eine Einheit in

An den Ausgang des Speichers 12 ist ein Kippkreis die im Speicher 12 umlaufende Zahl einfügen kann. 56, welcher dem Kippkreis 50 des Speichers 14 ahn- Auch der Ausgang 71 ist an den Eingang des Speilich ist, der aber zwei Ausgänge hat, angeschlossen, chers mittels eines Multiplikationskreises 72 angewobei der linke Ausgang jeweils unter Spannung ge- 45 schlossen, wobei dieser Kreis eine ähnliche Rolle wie setzt wird, wenn die Ziffer 1 aus dem Speicher her- der Kreis 52 spielt und den Speicher 12 auf Null zuauskommt. Dasselbe gilt für den rechten Ausgang, rückführen läßt,
wenn die Ziffer 0 erscheint. Um dem Fall c) Rechnung zu tragen, werden die

Die Aufgabe des Blocks 34 besteht im Hinzufügen linken Ausgänge des Kipp- oder der Füp-Flop-Kreise einer Einheit der im Speicher 12 umlaufenden Zahl 50 56 und 70 an die Eingänge eines Multiplikationsjeweils, wenn der Block durch seinen Eingang 35 kreises 58 angeschlossen, dessen Ausgang auf diese einen Impuls in dem Zeitabschnitt T1 erhält. Nach Weise dann einen Impuls sendet, wenn eine Einheit den Regeln der arithmetischen Addition soll man die in den nächsten Zeitabschnitt übertragen werden soll. Ziffer 1 in den Eingang des Speichers 12 in dem Der Ausgang des Kreises 58 ist mit dem linken Einnachfolgenden Zeitabschnitt nur in folgenden zwei 55 gang des Kippkreises 74, dessen Ausgang an den Fällen einführen: Eingang des »Oder«-Kreises 65 angeschlossen ist,

a) Die Ziffer, welche aus dem Ausgang des Re- verbunden. Auf diese Weise wird immer, wenn der gisters in dem betrachteten Zeitabschnitt heraus- Fall c) in einem gewissen Zeitabschnitt während der kommt, ist eine 1, und es muß in den betrachte- Addition vorkommt, der Kippkreis 74 an den nachten Zeitabschnitt hinein weder ein Übertrag ge- 60 sten Zeitabschnitt einen Spannungsimpuls zum Kippmacht werden, noch eine Einheit T1 addiert kreis 70 zurücksenden, um die Rolle einer Übertragswerden, einheit zu spielen. Außerdem ist der rechte Eingang

b) Die Ziffer, welche aus dem Speicher heraus- des Kippkreises 74 an den Ausgang des Kreises 60 kommt, ist eine 0, und es wird entweder ein angeschlossen, um den Kippkreis 74 in die Normal-Übertrag gemacht oder eine Einheit Tl addiert 65 stellung in dem Falle zurückzubringen, daß die Über-(es muß bemerkt werden, daß in den Zeit- tragseinheit in den Speicher eingeführt wurde, wonach abschnitt T1 hinein kein Übertrag gemacht wer- sie nicht an den nächsten Zeitabschnitt übertragen den kann). werden kann.

Aus der obigen Beschreibung sieht man, daß der Block 34 dazu dient, um in jedem Zyklus, in welchem dieser Block einen Impuls Tl erhalten hat, eine Einheit dem Inhalt des Speichers 12 zuzufügen. Man hat gesehen, daß der Block 36 dazu dient, um einen Spannungsimpuls in den ersten Zeitabschnitt jedes Zyklus, bei welchem die in den Speicher 12 eingeführte Zahl eine 1 ist, zu senden. Zu diesem Zweck besitzt der Block 36 einen Kippkreis 80, dessen linker Eingang die aus dem Sender 82 herrührenden Impulse TS erhält. Man sieht, daß am Ende (Zeitabschnitt TS) jedes Zyklus der Kippkreis 80 in einen Zustand versetzt wird, in welchem er durch seinen Ausgang eine Spannung aussendet. Dieser Ausgang bildet einen der Eingänge des »Und«-Kreises 78, wobei der andere Eingang an den Ausgang des »Oder«- Kreises 71 angeschlossen ist und jeweils, wenn eine Einheit in den Speicher eingeführt werden soll, unter Spannung gesetzt wird. Der Kreis 78 sendet also einen Ausgangsimpuls in den ersten Zeitabschnitt jedes Zyklus, in welchem die Ziffer 1 in den Speicher 12 eingeschrieben wird. Er ist daran gehindert, einen Impuls während des Einschreibens einer neuen Einheit in den Speicher im betrachteten Zeitabschnitt zu senden. Dies wird dadurch erreicht, daß der rechte Eingang des Kippkreises 80 den Ausgangsimpuls des Kreises 71 empfängt, indem der Kippkreis 80 in den normalen Zustand zurückgeführt wird, sobald der Kreis 78 seinen Impuls gesendet hat und verbleibt in diesem Zustand bis zum letzten Zeitabschnitt T 5 des betrachteten Zyklus.

Die Ausgangsimpulse, welche der Kreis 78 sendet, werden zu dem Multiplikationskreis 38 geleitet, wobei dieser auch die durch den dem Speicher 14 zugeordnetem Kreis 50 gesendeten Impulse empfängt, jeweils, wenn die Ziffer des Multiplikanden, welche am Ausgang dieses Speichers erscheint, eine 1 ist. Auf diese Weise erhält man am Ausgang des Kreises 38 die gewünschte Impulsfolge, deren Zahl proportional dem Produkt des Multiplikanden mit der Zahl der durch den Sender 64 in den Block 34 eingeführten Impulse 71.

Damit die Gesamtzahl der Impulse Tl mit einer im voraus bestimmten Zahl (Multiplikator) gleich wird, kann man den Sender 64 der Γ1 in dem Zähler 66 arbeiten lassen, wobei man in den Zähler im voraus die Zahl einschreibt, welche der Kapazität dieses Zählers, verringert -um die gewünschte Multiplikationszahl, gleichkommt. Nachdem der Sender 64 eine Anzahl von Impulsen Tl, welche dem Multiplikator gleich sind, gesendet hat, schaltet sich der Zähler 66 ein, und sendet einen »Überfluß «-Impuls in den Leiter 68, welcher die Fortpflanzung der durch den Sender 42 erzeugten Synchronisationsimpulse unterbricht, wonach die Vorrichtung zum Stillstand kommt. Man sieht, daß der Inhalt des Speichers 12 nun dem Multiplikationsfaktor gleich ist, so daß dieser Speicher als Multiplikationsspeicher benannt werden kann, wogegen der Speicher 14 ein Multiplikandenspeicher ist. Die Impulse der Ausgangsreihenfolge, welcher der Zahl nach dem Produkt des Multiplikators mit dem Multiplikanden gleich ist, werden in eine Vorrichtung 40, welche entweder ein Zähler oder eine Steuerungseinrichtung oder ein anderes Nutzorgan sein kann, eingeführt.

Die Speicher 12 und 14 wurden nur deswegen auf fünf Stufen begrenzt, um die Beschreibung klarer zu gestalten. In der Praxis wird man im allgemeinen erheblich mehr Stufen verwenden. Außerdem können die Einzelheiten des Verfahrens und der Vorrichtung zahlreiche Änderungen erhalten, insbesondere mit Bezug auf die Ausführung der verwendeten logischen Kreise. Die Einführung der als Multiplikand bezeichneten Zahl in den Speicher 14 mittels der Leiter 46 und 48 kann mechanisch oder automatisch mit allen geeigneten Mitteln erfolgen, z. B. durch ein gespeichertes Programm, wobei diese Zahl sogar veränderhch werden kann. Außerdem kann die Anzahl der Zyklen, welche den Multiplikationsfaktor bestimmen, oder aber das Zeitintervall, auf welches man die durch den ersten Faktor vorherbestimmten Impulse verteilen will, ebenfalls automatisch durch ein gespeichertes Programm bestimmt und von einer Arbeitsphase zur anderen geändert werden. Die Einzelheiten dieser Vorrichtungen würden von den Bedingungen des Systems, an welchem die Erfindung angewendet wäre, abhängen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Verteilung einer vorgeschriebenen Zahl von Impulsen über eine vorgeschriebene Zeitspanne, dadurch gekennzeichnet,

«5 daß die vorgeschriebene Zahl in binärer Form in einem Umlaufspeicher für eine gewählte Zahl von Zyklen umläuft, die mit Rücksicht auf die Speicherimpulsumlauffrequenz der vorgeschriebenen Zeitspanne entspricht, wobei jeder Zyklus so viele elementare Zeitabschnitte umfaßt, wie die vorgeschriebene Zahl binäre Ziffern hat, daß im n-ten Zeitabschnitt jedes 2"-ten Zyklus oder in einer gleichwertigen Verteilung jeweils ein Impuls erzeugt wird, so daß die Gesamtzahl der in einem gleichen, d. h. gemeinsamen Zeitabschnitt aller Zyklen erzeugten Impulse proportional oder annähernd proportional 2~^m ist, wobei m die dem betreffenden Zeitabschnitt zugeordnete Stelle der Binärzahl ist, und daß nur die Impulse abgegeben werden, die in Zeitabschnitten erzeugt werden, in denen die zugeordnete binäre Ziffer der vorgeschriebenen Zahl den Wert 1 hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches bei der Multiplikation von zwei numerischen Faktoren verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplikand in der Form der vorgeschriebenen Zahl umläuft, wobei die Anzahl der Zyklen entsprechend dem Multiplikationsf aktor gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse durch den mit der ersten Zahl synchronisierten Umlauf einer weiteren binären Zahl erzeugt werden, wobei zu dieser binären Zahl am Beginn eines jeden Zyklus eine Einheit addiert wird, und daß in jedem Zyklus ein Impuls in demjenigen Zeitabschnitt gesendet wird, welcher den ersten Zeitabschnitt, in dem die Addition dieser Einheit keinen Übertragvorgang bewirkt, darstellt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen binären Speicher (14) mit einer Anzahl von Stufen, welche der Stellenzahl der vorgeschriebenen Zahl entspricht, wobei diese Speicher an einen Umlaufkreis zum Umlaufenlassen derbetreffendenZahlangeschlossenist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, welche nach dem Verfahren des Anspruches 3 arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter binärer

Speicher (12) für die nächste Zahl mit derselben Anzahl von Stufen wie der erste Speicher vorgesehen und an einen Umlaufkreis gemeinsam mit einem Addierer (34) zur Addition der betreffenden Einheit zu der nächsten Zahl am Beginn eines jeden Zyklus angeschlossen ist und daß eine Prüfvorrichtung (36) dem Addierer zugeordnet ist, um denjenigen Zeitabschnitt in jedem Zyklus festzustellen, der der erste ist, in welchem eine 1 in dem zweiten Speicher (12) gespeichert wird, und um einen Impuls in diesem Zeitabschnitt zu senden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, gekennzeichnet durch einen logischen

Multiplikationskreis oder »Und«-Kreis (38), welcher als einen Eingang den Ausgang des ersten Speichers (14) und als anderen Eingang die erzeugten Impulse, z. B. den Ausgang der Prüfvorrichtung (36) des Anspruches 5 empfängt.

in Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift 16187VHIa/^l
ίο kanntgemacht am 31. 10. 1956);

USA.-Patentschrift Nr. 2 683 819;
»Automatic Digital Computers«, Methuen & Co, Ltd., London, 1956, S. 53 bis 56;

»Proc. I.R.E.«, November 1952, S. 1597 bis 1602.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen