DE1131272B

DE1131272B - Device for converting statistically irregular pulse series into pulse series with predetermined intervals

Info

Publication number: DE1131272B
Application number: DEST17671A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Tech Maerzendorfer
Original assignee: STEWEAG
Current assignee: STEWEAG
Priority date: 1960-04-11
Filing date: 1961-04-10
Publication date: 1962-06-14

Description

Einrichtung zum Umformen von statistisch unregelmäßigen Impulsreihen in Impulsreihen mit vorgegebenen Abständen In der Zähltechnik kommen verschiedentlich Impulsreihen vor, bei welchen zufolge einer statistischen Ungleichförmigkeit mitunter eine zeitliche Anhäufung von Impulsen auftreten kann. Beispielsweise können Impulse, die aus verschiedenen Quellen summiert werden, stellenweise sehr nahe aneinanderliegen, oder es können auf dein Fließband befindliche Einheiten, die gezählt werden sollen, so nahe aneinandergerückt sein, daß eine plötzliche Häufung von Impulsen die Folge ist. Von einer Häufung kann natürlich nur gesprochen werden, wenn im Vergleich zu der durchschnittlich auszuwertenden Impulsanzahl kurzzeitig eine bedeutend größere Anzahl in der Zeiteinheit auftritt. Hierbei kann es sich ergeben, daß die Einrichtung, welche diese Impulse auszuwerten bzw. zu zählen hat, zufolge ihrer Konstruktion zu träge wäre, um solche rasch hintereinanderliegenden Impulse zu verarbeiten. In einem solchen Falle ist es zweckmäßig, durch eine geeignete Einrichtung dafür zu sorgen, daß rasch hintereinander auftretende Impulse in einem Speicherwerk zwischengespeichert werden und aus diesem Speicherwerk mit einem vorgegebenen Rhythmus ausgewählt werden, welcher an die maximale Arbeitsgeschwindigkeit des angeschlossenen Meß- oder Registrierwerkes angepaßt ist. Für das rasche Einspeichern von Impulsen eignen sich in erster Linie elektronische Schaltelemente, wie Kaltkathodenröhren und Transistorschaltungen. Aus beiden Elementen lassen sich Schieberegister aufbauen, welche vorwärts und rückwärts gesteuert werden können, wobei die Stellung des Schieberegisters Aufschluß über die Anzahl der eingespeicherten bzw. ausgezählten Impulse gibt.Device for transforming statistically irregular pulse series in pulse series with predetermined intervals In counting technology come different Impulse series, in which occasionally due to a statistical non-uniformity a temporal accumulation of pulses can occur. For example, impulses which are summed up from different sources, are in places very close to each other, or there can be units on your assembly line that are to be counted, be moved so close together that a sudden accumulation of impulses results is. Of course, we can only speak of an accumulation when compared to the average number of impulses to be evaluated is significantly larger for a short time Number occurs in the unit of time. It may happen that the facility who has to evaluate or count these impulses according to their construction would be too slow to process such rapidly successive impulses. In in such a case it is advisable to use a suitable facility for this ensure that pulses occurring quickly one after the other are temporarily stored in a storage unit and are selected from this storage unit with a predetermined rhythm, which depends on the maximum working speed of the connected measuring or recording unit is adapted. For the quick storage of impulses are primarily suitable electronic switching elements such as cold cathode tubes and transistor circuits. Shift registers can be built from both elements, which are forward and backward can be controlled, whereby the position of the shift register provides information about gives the number of stored or counted pulses.

Demnach ist eine Einrichtung zum Umformen von statistisch unregelmäßigen Impulsreihen in Impulsreihen mit vorgegebenen Abständen gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mehrere bistabile elektronische Elemente zu einem offenen Schieberegister zusammengeschaltet sind, wobei die statistisch unregelmäßigen Impulse dieses Schieberegister in die eine Richtung verstellen und getrennt erzeugte Zählimpulse konstanten zeitlichen Abstandes dasselbe Schieberegister in Richtung der Ausgangslage zurückstellen, daß ferner ein elektronisches Schaltelement vorhanden ist, welches stets dann einen Impuls abgibt, wenn ein Zählimpuls eintrifft und das Schieberegister nicht in der Ausgangsstellung steht, das hingegen keinen Impuls abgibt, wenn das Schieberegister in der Ausgangsstellung steht und ein Zählimpuls eintrifft, wobei Vorsorge getroffen ist, daß die pro Zeiteinheit erzeugten Zählimpulse, über einen längeren Zeitraum gesehen, die statistisch ungeordneten Impulse an Zahl übertreffen.Accordingly, a device for reshaping statistically irregular Pulse trains in pulse trains with predetermined intervals according to the invention thereby characterized in that several bistable electronic elements form an open shift register are interconnected, the statistically irregular pulses of this shift register Adjust in one direction and separately generated counting pulses of constant time Distance reset the same shift register in the direction of the starting position that an electronic switching element is also present, which then always has a Emits pulse when a counting pulse arrives and the shift register is not in the The initial position is, however, does not emit a pulse when the shift register is in the starting position and a counting pulse arrives, whereby precautions have been taken is that the counting pulses generated per unit of time, over a longer period of time seen, the statistically disordered impulses outnumbered.

An Hand der Zeichnungen werden zum besseren Verständnis der Erfindung Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine Ausführungsforrn mit Kaltkathodenröhren als elektronische Schaltelemente, Fig. 2 und 2 a ein mit Transistoren bestücktes Schaltelement, das zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung geeignet ist, und Fig. 3 die aus diesen Schaltelementen aufgebaute Einrichtung.For a better understanding of the invention, exemplary embodiments are described with reference to the drawings. 1 shows an embodiment with cold cathode tubes as electronic switching elements, FIGS. 2 and 2a show a switching element equipped with transistors which is suitable for constructing a device according to the invention, and FIG. 3 shows the device made up of these switching elements.

Fig. 1 stellt die Schaltung eines Intervallumformers mit Kaltkathodenröhren 1 bis 4 dar. Es ist eine Vor-und Rückwärtszählkette vorgesehen, die, eine Ausgaberöhre 5 besitzt. Die Kathoden 6 sämtlicher Röhren dieser Zählkette, mit Ausnahme der ersten, sind auf die Zündelektrode 7 der Ausgaberöhre über Dioden 8 ausgekoppelt. Die umzuformende Impulsreihe A schaltet die Zählkette von links nach rechts weiter, während Impulse B eines eigenen Impulssenders dieselbe Zählkette von rechts nach links zurückstellen. Gleichzeitig wird die Ausgaberöhre 5 durch den Impulssender jedesmal zur Abgabe eines Impulses C veranlaßt, solange eine der Röhren der Zählkette, mit Ausnahme der ersten, brennt. Die ausgegebenen Impulse C weisen somit das Intervall der Impulse B des Impulssenders auf; ihre Anzahl ist gleich der Impulszahl A der umzuformenden Impulsreihe. Die Länge der Zählkette-muß so gewählt sein, daß auf Grund der zu erwartenden statistischen Wahrscheinlichkeit genügend Speichermöglichkeit für rasch hintereinander auftretende Impulse der umzuformenden Impulsreihe gegeben ist. Voraussetzung für ein einwandfreies Funktionieren der Schaltung ist, daß Impulse der Impulsreihe A bzw. der Impulsreihe B nicht gleichzeitig auftreten können. 1 shows the circuit of an interval converter with cold cathode tubes 1 to 4. An up and down counting chain is provided which has an output tube 5 . The cathodes 6 of all tubes in this counting chain, with the exception of the first, are coupled to the ignition electrode 7 of the output tube via diodes 8. The pulse series A to be transformed switches the counting chain from left to right, while pulses B from its own pulse transmitter reset the same counting chain from right to left. At the same time, the output tube 5 is caused by the pulse transmitter to emit a pulse C each time as long as one of the tubes of the counting chain, with the exception of the first, is burning. The output pulses C thus have the interval of the pulses B of the pulse transmitter; their number is equal to the number of pulses A of the series of pulses to be transformed. The length of the counting chain must be chosen in such a way that, due to the expected statistical probability, there is sufficient storage space for pulses of the pulse series to be transformed that occur in rapid succession. A prerequisite for the correct functioning of the circuit is that pulses of pulse series A or pulse series B cannot occur at the same time.

Auf ähnliche Weise läßt sich ein Schieberegister aus bistabilen Transistorelementen aufbauen. Fig. 2 zeigt die Innenschaltung eines bistabilen Elementes, welches als Baustein für ein Schieberegister benutzt werden kann. Die Schaltung ist vollkommen symmetrisch aufgebaut. Die Widerstände Rl bis R6 bilden Spannungsteilerketten, welche so bemessen sind, daß stets ein Transistor geöffnet und der andere geschlossen ist. Soll der Flip-Flop von einer Lage in die komplementäre Lage gebracht werden, so wird der offene Transistor durch einen kurzen positiven Spannungssprung an seiner Basis gesperrt und damit der Umschaltvorgang eingeleitet. Die positive Spannung an der Basis kann entweder über die Gleichstromeingänge 13 bzw. 16 oder über die Wechselstromeingänge 14 bzw. 15 aufgebracht werden. Befindet sich beispielsweise der Transistor Trl im geöffneten Zustand und soll er über den Wechselstromeingang 14 mit 1-ENe eines positiven Spannungssprunges gesperrt werden, so ist es nicht nur erforderlich, daß der über den Kondensator C 1 eingeleitete Spannungssprung eine hinreichende Flankensteilheit besitzt, sondern es muß außerdem der Punkt 12 ungefähr das Potential des Emitters haben. In diesem Fall hat auch der Knotenpunkt a die gleiche Vorspannung, und der Spannungssprung hebt diesen Knotenpunkt auf einen positiven Wert, so daß der Sperrstrom über die Diode D 1. der Basis des Transistors Tr 1 zufließt. Hat der Punkt 12 hingegen eine negative Vorspannung, so hat der mit diesem Punkt über die Diode D 3 und den Widerstand R 7 in Verbindung stehende- Knotenpunkt a zunächst das gleiche negative Potential, da die Diode D 1 sperrt. Der über den Kondensator C 1 eingeleitete Spannungssprung hebt den Knotenpunkt a von diesem negativen Potential bis knapp unter das Emitterpotential, so daß über die Diode D 1 kein Sperrstrom geleitet wird. Der Transistor bleibt weiterhin geöffnet. Im Blockschaltbild Fig. 2 a sind die wesentlichsten Anschlüsse dieser bistabilen Einheit gekennzeichnet, die Anschlüsse zur Zuführung der Versorgungsspannungen sind der Einfachheit halber weggelassen.A shift register can be constructed from bistable transistor elements in a similar manner. Fig. 2 shows the internal circuit of a bistable element which can be used as a component for a shift register. The circuit is completely symmetrical. The resistors R1 to R6 form voltage divider chains which are dimensioned so that one transistor is always open and the other is closed. If the flip-flop is to be moved from one position to the complementary position, the open transistor is blocked by a short positive voltage jump at its base and the switching process is initiated. The positive voltage at the base can be applied either via the direct current inputs 13 or 16 or via the alternating current inputs 14 or 15 . If, for example, the transistor Trl is in the open state and it is to be blocked via the alternating current input 14 with 1-ENe of a positive voltage jump, it is not only necessary that the voltage jump introduced via the capacitor C 1 has a sufficient edge steepness, but it must in addition, point 12 has approximately the potential of the emitter. In this case, the node a also has the same bias voltage, and the voltage jump raises this node to a positive value, so that the reverse current flows through the diode D 1 to the base of the transistor Tr 1 . If the point 12, however, has a negative bias voltage, the node a connected to this point via the diode D 3 and the resistor R 7 initially has the same negative potential, since the diode D 1 blocks. The voltage jump initiated via the capacitor C 1 lifts the node a from this negative potential to just below the emitter potential, so that no reverse current is passed via the diode D 1. The transistor remains open. The most important connections of this bistable unit are marked in the block diagram of FIG. 2a, the connections for supplying the supply voltages have been omitted for the sake of simplicity.

Das vereinfachte Blockschaltbild gemäß Fig. 2a ist bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung des Intervallumformers verwendet. Die statistisch ungeordnete Impulsreihe A ist auf die Wechselstromeingänge mit den Klemmanschlüssen 14 geschaltet. Das am linken Ende befindliche bistabile Element hat an der Klemme 12 die Vorspannung 0 Volt, so daß beim ersten Impuls der linke Transistor Trl gesperrt wird. Nach dem Umschaltvorgang ändert sich das Potential an der Klemme 18, das bisher negativ war, zufolge des geöffneten rechten Transistors Tr2 und nimmt ungefähr Emitterpotential an. Da der zweite Flip-Flop mit seiner Klemme 12 mit dem Ausgang 18 des ersten Flip-Flop verbunden ist, sind die Voraussetzungen geschaffen, daß beim nächsten Impuls auch der zweite Flip-Flop in die gleiche Lage versetzt wird wie der erste; beim dritten Impuls schaltet sich der dritte Flip-Flop in die gleiche Lage usw.The simplified block diagram according to FIG. 2a is used in the circuit of the interval converter shown in FIG. 3. The statistically disordered pulse series A is connected to the alternating current inputs with the terminal connections 14. The bistable element located at the left end has a bias voltage of 0 volts at terminal 12, so that the left transistor Trl is blocked with the first pulse. After the switching process, the potential at the terminal 18, which was previously negative, changes due to the open right transistor Tr2 and approximately assumes the emitter potential. Since the second flip-flop is connected with its terminal 12 to the output 18 of the first flip-flop, the prerequisites are created for the second flip-flop to be placed in the same position as the first with the next pulse; with the third pulse, the third flip-flop switches to the same position, etc.

Die gleichen überlegungen gelten für die Impulsreihe B. Diese Impulse, welche statistische Gleichförn-ügkeit haben, sind auf die Wechselstromeingänge 1.5 geschaltet, der ganz rechts liegende Flip-Flop hat an der Klemme 17, an welche die Parallelschaltung des Widerstandes R 8 und der Diode D 4 angeschlossen ist, die Vorspannung 0 Volt, so daß sein rechter Transistor beim ersten Impuls der Impulsreihe B gesperrt wird. Der zweite Impuls der Impulsreihe B sperrt den rechten Transistor des vorletzten Gliedes usw.The same considerations apply to the pulse series B. These pulses, which have statistical uniformity, are switched to the AC inputs 1.5 , the right-most flip-flop has at terminal 17, to which the parallel connection of the resistor R 8 and the diode D 4 is connected, the bias voltage 0 volts, so that its right transistor is blocked at the first pulse of the pulse series B. The second pulse of pulse series B blocks the right transistor of the penultimate element, etc.

Die Funktionsweise der Schaltung ist nun kurz folgende: Beim Einschalten nimmt jeder Flip-Flop eine beliebige Lage ein, da jedes bistabile Element den Zufälligkeiten des Einschaltvorganges ausgesetzt ist. Die Impulsreihe A versetzt in kürzester Zeit die linken bistabilen Einheiten in die Lage mit gesperrtem Transistor Tr 1, die Impulsreihe B versetzt die rechts liegenden Elemente in die Lage mit gesperrtem Transistor Tr 2. Je nachdem, ob die Impulsreihe A oder die Impulsreihe B überwiegt, wandert die Trennungslinie zwischen den Elementen mit Linkslage und denen mit Rechtslage auf und ab. Vereinbarungsgemäß überwiegt im Durchschnitt die Impulsreihe B, so daß die Kette immer in die untere Endlage zurückgetrieben wird. Wenn in der linken Endlage durch die Impulsreihe A ein Impuls eingespeichert wird, so sperrt der linke Transistor Trl des ersten Elementes, und der Ausgang 18 erhält die Vorspannung 0 Volt. Solange dieser Flip-Flop in dieser Lage steht, wird jeder Impuls der Impulsreihe B an den Ausgang der Schaltung weitergegeben. Die Weitergabe erfolgt dadurch, daß die Vorspannung vom Ausgang 18 über den Widerstand R 2 auf den Knotenpunkt d übertragen wird. Jeder positive Impuls der Impulsreihe B hebt über den Kondensator C den Knotenpunkt auf positive Werte. Da der Punkt e über den Widerstand R 1 mit 0 Volt vorgespannt ist, fließt bei jedem Dositiven Impuls ein Sperrstrom über die Diode D in äen angeschlossenen Impulsfonner IF, welcher den Ausgangsimpuls formt. Die Funktionsweise der Schaltung ist gleich wie bei der zuvor beschriebenen Kaltkathodenröhrenschaltung, d. h., wenn von der Ausgangslage des Schieberegisters weg drei Impulse der unregelmäßigen Impulsreihe in das Schieberegister eingespeichert wurden, so sind drei Impulse der geordneten Impulsreihe notwendig, um den Speicherinhalt wieder auszuzählen, wobei bei jedem Zählimpuls am Ausgang der Schaltung ein Ausgabeimpuls auftritt. Der Vorteil dieser Schaltung gegenüber der Kaltkathodenzählkette besteht darin, daß jede Unordnung, die durch von außen kommende Störungen im Schieberegister hervorgerufen würde, in kürzester Frist automatisch ausgeschieden wird, da die eine Impulsreihe die Information 0 von der einen Seite und die andere Impulsreihe die Information 1 von der anderen Seite einspeichert. Bei der Schaltung mit Kaltkathodenröhren könnte durch eine von außen kommende Störung eine zweite Röhre zur Zündung gebracht werden, wodurch das einwandfreie Arbeiten des Registers verhindert würde. In diesem Fall müßte durch einen neuerlichen Stellimpuls die usgangsstellung der Schaltung wiederhergestellt werden.The functionality of the circuit is now briefly as follows: When switching on, each flip-flop takes any position, since each bistable element is exposed to the randomness of the switch-on process. The pulse series A puts the left bistable units in the position with blocked transistor Tr 1 in a very short time, the pulse series B puts the elements on the right in the position with blocked transistor Tr 2. Depending on whether the pulse series A or the pulse series B predominates, the dividing line between the left-hand and right-hand elements moves up and down. As agreed, the pulse series B predominates on average, so that the chain is always driven back into the lower end position. If a pulse is stored in the left end position by the pulse series A , the left transistor Trl of the first element blocks and the output 18 receives the bias voltage of 0 volts. As long as this flip-flop is in this position, each pulse of the pulse series B is passed on to the output of the circuit. The transfer takes place in that the bias voltage is transmitted from the output 18 via the resistor R 2 to the node d. Each positive pulse of the pulse series B raises the node to positive values via the capacitor C. Since the point e is biased with 0 volts via the resistor R 1 , with each positive pulse a reverse current flows through the diode D in the connected pulse detector IF, which forms the output pulse. The operation of the circuit is the same as that of the cold cathode tube circuit described above, i. That is, if three pulses of the irregular pulse series have been stored in the shift register away from the starting position of the shift register, then three pulses of the ordered pulse series are necessary to count the memory contents again, with an output pulse occurring at the output of the circuit with each count pulse. The advantage of this circuit compared to the cold cathode counting chain is that any disorder that would be caused by external disturbances in the shift register is automatically eliminated in the shortest possible time, since one pulse series contains information 0 from one side and the other pulse series contains information 1 from the other side. When switching with cold cathode tubes, an external disturbance could cause a second tube to ignite, which would prevent the register from working properly. In this case, the initial position of the circuit would have to be restored by a new actuating pulse.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for converting statistically irregular pulse trains into pulse trains with predetermined intervals, characterized in that several bistable electronic elements (1 to 4) are interconnected to form an open shift register, the statistically irregular pulses (A) of this shift register in one Adjust the direction and separately generated counting pulses (B) with a constant time interval reset the same shift register in the direction of the starting position, that there is also an electronic switching element (5) which always emits a pulse (C) when a counting pulse (B) arrives and that Shift register is not in the initial position, which, however, does not emit a pulse when the shift register is in the initial position and a counting pulse arrives, whereby provision is made that the counting pulses (B) generated per unit of time, viewed over a longer period of time, are statistically disordered pulses (A) to Z surpass ahl.

2. Device according to spoke 1, characterized in that in bistable transistorized switching elements which are combined to form a shift register, through which a pulse series always the information 1 from one side, through the other pulse series always the information0 is inserted from the other side, so that an existing disorder in the memory contents is eliminated after a certain number of pulses of one or the other pulse series. 3. Device according to spoke 1 or 2, characterized in that the position of the shift register with respect to the adjustment direction of the counting pulses (B) outer switching element is used as a criterion for whether the pulses of the regular pulse series to the electronic switching element (D, IF ) are passed on in the output or not, for which purpose the voltage of one output (18) of this outer switching element via a resistor (R2 ) specifies the potential of a node (d) , which is determined by the positive pulses of the regular pulse series via a capacitor (C) is raised by the pulse jump from this predetermined potential and thus, depending on the bias voltage, a sufficiently high voltage to control the connected switching element (D, IF) is reached or not.