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Aus Zähldrosseln aufgebauter Zähler Die Erfindung bezieht sich auf
ein- oder mehrstufige Zähler, bei denen je Stufe eine Zähldrossel vorgesehen ist.
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Solche Zähler sind an sich bekannt und bestehen im allgemeinen aus
einer Impulsformerstufe und einer oder mehreren mit je einer Zähldrossel versehenen
Zählstufe. Die Impulsformerstufe enthält dabei üblicherweise einen Impulsformerkern
mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife, weiterhin durch Eingangsimpulse steuerbare
Mittel zur vollständigen Ummagnetisierung des Impulsformerkernes pro einlaufenden
Eingangsimpuls, ferner selbsttätig wirkende Mittel zur Rückstellung des Impulsformerkernes
nach jeder Ummagnetisierung und Kopplungsmittel zur übertragung des bei jeder vollständigen
Ummagnetisierung entstehenden Impulses mit konstanten Spannungszeitintegralen an
die erste Zählstufe. Die einzelnen Zählstufen enthalten bei den bekannten Zählern
je einen Zählkern mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife, weiterhin durch
die vorhergehende Stufe steuerbare Mittel zur schrittweisen Ummagnetisierung des
Zählkernes nach dem Flußadditionsverfahren, Mittel zur Rückstellung des Zählkernes
nach jeder vollständigen Ummagnetisierung und Koppelungsmittel zur Übertragung des
bei jeder Rückstellung entstehenden Impulses mit konstantem Spannungszeitintegral
an die nächste Zählstufe und; oder eine oder mehrere Ausgangsleitungen.
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Bei diesen bekannten Zählern befinden sich in der Nullstellung alle
Zählkerne in einer äußersten Remanenzlage, und bei Beginn des Zählvorganges wird
der Zählkern der ersten Zählstufe schrittweise in Richtung der anderen äußersten
Remanenzlage ummagnetisiert. Zu diesem Zweck gibt die Impulsformerschaltung pro
Eingangsimpuls einen Impuls mit konstantem Spannungszeitintegral an die erste Zählstufe
ab, wobei jeder dieser Impulse den Remanenzf(uß des Zählkernes der ersten Zählstufe
um einen bestimmten Betrag verändert. Die Mittel zur schrittweisen Ummagnetisierung
der Zählkerne sind nun so bemessen, daß unter der Voraussetzung, daß n die Basis
des Zählsystems ist, zur vollständigen Ummagnetisierung der Zählkerne n solcher
Impulse notwendig sind, von denen die ersten (n - 1) Impulse den Remanenzf(uß jeweils
um den genannten Betrag verändern und von denen der n-te Impuls eine Magnetisierung
des Zählkernes bewirkt, die auf eine Erhöhung des Remanenzflusses über die äußerste
Remanenzlage hinaus gerichtet ist und die demzufolge eine Erhöhung des Remanenzflusses
um einen gegenüber dem genannten geringeren Betrag bis zur äußersten Remanenzlage
und weiterhin eine Sättigung des Zählkernes bewirkt. Auf diese Sättigung hin sprechen
die Mittel zur Rückstellung des Zählkernes an und magnetisieren denselben in die
andere äußerste Remanenzlage um. Bei jeder solchen Rückstellung wird ein Impuls
mit konstantem Spannungszeitintegral an die nächste Zählstufe weitergegeben und
dort in gleicher Weise wie bei der ersten Zählstufe aufaddiert. Weitere vorhandene
Zählstufen sind in gleicher Weise jeweils mit der vorhergehenden Zählstufe verbunden
und werden jeweils bei Rückstellung derselben um einen Schritt weitergeschaltet.
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Zähler der beschriebenen Art haben nun allgemein die Eigenschaft,
daß der Zählerstand im statischen Zustand nicht ablesbar ist, sondern nur dynamisch
ermittelt werden kann. Zu diesem Zweck werden bei den bekannten Zählern dieser Art
die einzelnen Zählstufen mit Impulsen beschickt, bis die Rückstellung der Zählkerne
erfolgt und aus der sich ergebenden Zahl das Komplement gebildet wird. Im Prinzip
läßt sich also bei den bekannten Zählern nur durch Vorwärtszählung und anschließende
Komplementbildung der Zählerstand feststellen. Dies soll an Hand eines Beispieles
erläutert werden: Ein zweistufiger bekannter Zähler möge auf einem Zählerstand 14
stehen. Durch Eingabe weiterer 86 Impulse gibt die letzte Zählstufe einen Rückstellimpuls
ab und zeigt damit an, daß der Zähler seine
Endstellung erreicht
hat. Durch Komplementbildung aus der Zahl 86 ist dann der ursprüngliche Zählerstand
14 bestimmbar. Bei einer Rückwärtszählung dagegen würden die ersten vier Impulse
den Zählkern der ersten Zählstufe in die der Nullstellung zugeordnete äußerste Remanenzlage
bringen, der fünfte Impuls würde eine Rückstellung in die andere äußerste Remanenzlage
bewirken und dabei den Zählkern der zweiten Zählstufe in die der Nullstellung zugeordnete
äußerste Remanenzlage ummagnetisieren, der sechste bis vierzehnte Impuls würde den
Zählkern der ersten Zählstufe um neun Schritte in Richtung nach der der Nullstellung
zugeordneten äußersten Remanenzlage ummagnetisieren, und der fünfzehnte Impuls würde
eine Rückstellung des Zählkernes der ersten und zufolge des dadurch auf die zweite
Zählstufe abgegebenen Impulses auf der zweiten Zählstufe bewirken, so daß also die
Leermeldung durch die Rückstellung der zweiten Zählstufe erst nach dem fünfzehnten
Impuls erfolgen würde. Demgemäß sind allgemein bei den bekannten Zählern bei einem
Zählerstand n bei Rückwärtszählung (n -f- 1) Impulse bis zur Leermeldung .notwendig.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabestellung ist nun, einen
Zähler der beschriebenen Art aufzubauen, der bei Rückwärtszählung nach n Impulsen
eine Leermeldung abgibt, wenn die Anzahl der zuvor eingespeicherten Impulse ebenfalls
gleich n ist.
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Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß die Mittel zur schrittweisen
Ummagnetisierung der Zählkerne derart geschaltet, daß der Impuls, der bei Nullstellung
des Zählers auf Grund des ersten Eingangsimpulses von der Impulsformerstufe an die
erste Zählstufe abgegeben wird, im Zählkern derselben eine Magnetisierung bewirkt,
die auf eine Erhöhung des Absolutwertes des Remanenzfiusses gerichtet ist, die aber
wegen der bei Nullstellung des Zählers schon gegebenen äußersten Remanenzlage eine
Sättigung des Zählkernes bewirkt, wodurch in an sich bekannter Weise die Mittel
zur Rückstellung des Zählkernes und denselben in die andere äußerste Remanenzlage
ummagnetisieren, und daß die Rückstellung der ersten Zählstufe in gleicher Weise
eine Rückstellung der folgenden Zählstufen bewirkt, so daß also bei Nullstellung
des Zählers durch den ersten Eingangsimpuls eine Rückstellung aller Zählstufen erfolgt.
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Vorteilhaft können dabei als Zählkerne für die einzelnen Zählstufen
Kerne mit parallelogrammförmiger Hystereseschleife verwendet werden und dabei die
Mittel zur schrittweisen Ummagnetisierung der Zählkerne derart bemessen sein, daß
genau (n -1) gleich große Schritte zur vollständigen Ummagnetisierung der Zählkerne
notwendig sind, wenn n die Basis des Zählsystems ist.
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Zur Rückwärtszählung können dabei die entsprechenden Wicklungen der
Zählkerne umgepolt werden. Da eine solche mechanische Umpolung jedoch eine nicht
unbeträchtliche Zeit in Anspruch nimmt, können für schnell arbeitende Zähler vorteilhaft
in jeder Zählstufe außer den Mitteln für Vorwärtszählung gesonderte Mittel für Rückwärtszählung
vorgesehen sein.
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An Hand der folgenden Figuren ist die Wirkungsweise der Erfindung
und ein Ausführungsbeispiel derselben näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine graphische
Darstellung der Remanenzzustände eines dreistufigen, nach der Erfindung verschalteten
dekadischen Zählers für verschiedene Zählerstellungen, Fig. 2 eine für die Zählkerne
erfindungsgemäßer Zählschaltungen besonders günstige parallelogrammförmige Hystereseschleife,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zählschaltung mit gesonderten
Mitteln zur Rückwärtszählung.
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In Fig. 1 sind die Remanenzzustände der einzelnen Zählkerne eines
dreistufigen, nach der Erfindung verschalteten dekadischen Zählers dargestellt.
Zeile a zeigt, daß sich in der Nullstellung des Zählers alle Zählkerne in einer
äußersten Remanenzlage befinden, im dargestellten Beispiel in der positiven Remanenzlage.
Bei Einlaufen eines Eingangsimpulses wird nun von der Impulsformerstufe an die erste
Zählstufe ein Impuls abgegeben, der im Zählkern dieser ersten Zählstufe eine Magnetisierung
bewirkt, die auf eine Erhöhung des Absolutwertes des Remanenzflusses gerichtet ist.
Da sich der Zählkern der ersten Zählstufe jedoch schon in der äußersten Remanenzlage
befindet, bewirkt dieser Impuls eine weit über die Ummagnetisierungsfeldstärke HM
hinausgehende Erhöhung der Feldstärke, also eine Sättigung des Zählkernes. Auf diese
Erhöhung der Feldstärke sprechen die Mittel zur Rückstellung des Zählkernes an und
magnetisieren den Zählkern der ersten Zählstufe im Anschluß an den genannten Impuls
in die negative Remanenzlage um. Bei dieser Ummagnetisierung wird ein. Impuls an
die zweite Zählstufe abgegeben, der im Zählkern derselben ebenfalls eine Erhöhung
der Feldstärke weit über die Ummagnetisierungsfeldstärke hinaus bewirkt. Dadurch
sprechen nun auch die Mittel zur Rückstellung des Zählkernes der zweiten Zählstufe
an und magnetisieren diesen in die negative Remanenzlage um. Der zufolge dieser
Ummagnetisierung an die dritte Zählstufe abgegebene Impuls bewirkt in gleicher Weise
eine Sättigung und anschließende Ummagnetisierung des Zählkernes der dritten Zählstufe
in die negative Remanenzlage. Nach Einlaufen des ersten Eingangsimpulses befinden
sich alle Zählkerne des Zählers in der äußersten negativen Remanenzlage, wie in
Zeile b (Fig. 1) gezeigt. Die nächsten neun einlaufenden Eingangsimpulse bewirken
jeweils nur eine schrittweise Ummagnetisierung des Zählkernes der ersten Zählstufe.
Nach dem zehnten Eingangsimpuls sind dementsprechend die Remanenzzustände der Zählkerne
der einzelnen Zählstufen wie in Zeile c (Fig. 1) gezeigt. Der elfte Eingangsimpuls
wird lediglich zur Auslösung der Ummagnetisierung des Zählkernes der ersten Zählstufe
benutzt. Bei dieser Ummagnetisierung wird ein Impuls an die zweite Zählstufe abgegeben,
wodurch der Zählkern derselben um einen Schritt in positiver Richtung magnetisiert
wird (Zeile d, Fig. 1). Entsprechend wird der Zählkern der zweiten Zählstufe nach
jedem vollen Umlauf des Zählkernes der ersten Zählstufe um einen Schritt weitergeschaltet,
so daß sich z. B. für den Zählerstand 100 ein Remanenzzustand der Zählkerne ergibt,
wie er in Zeile e (Fig. 1) dargestellt ist. In gleicher Weise schaltet die zweite
Zählstufe nach jedem vollen Umlauf der Remanenzzustände des Zählkernes den Zählkern
der dritten Zählstufe um einen Schritt weiter, so daß sich z. B. für den Zählerstand
101 der in Zeile f (Fig. 1) dargestellte Remanenzzustand der Zählkerne ergibt. Nach
tausend
eingelaufenden Impulsen ist der Zähler wieder bei seiner Null-Stellung angelangt
(Zeile g, Fig. 1).
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Bei den erfmdungsgemäßen Zählschaltungen ist es von Vorteil, die Mittel
zur schrittweisen Ummagnetisierung der Zählkerne derart zu bemessen, daß genau (n
- 1) gleich große Schritte zur vollständigen Ummagnetisierung der Zählkerne notwendig
sind, wenn n die Basis des Zählsystems ist. Bei derart bemessenen Zählschaltungen
ist es zweckmäßig und für die Schaltsicherheit von großem Vorteil, wenn die einzelnen
Zählkerne eine parallelogrammförmige Hystereseschleife, wie in Fig. 2 gezeigt, aufweisen,
und zwar aus folgendem Grunde: Bei absolut rechteckiger Hystereseschleife würde
der letzte der (n - 1) Ummagnetisierungsschritte bei einer kleinen Abweichung seines
Anfangswertes in Richtung auf die äußerste Remanenzlage oder bei einer kleinen Überdosierung
des Schrittes schon eine Sättigung des Zählkernes bewirken, was zur Folge hätte,
daß die Rückstellung des Zählkernes schon nach dem (n - 1)-ten Impuls anstatt, wie
vorgeschrieben, nach dem n-ten Impuls erfolgen würde. Daraus folgt also, daß eine
möglichst große Sättigungspermeabilität Zcs wünschenswert wäre, weil dann eine geringfügige
Überdosierung des (n - 1)-ten Ummagnetisierungsschrittes oder eine geringfügige
Abweichung seiner Anfangslage nur zu einer geringfügigen Änderung der Feldstärke
gegenüber der Ummagnetisierungsfeldstärke HM führen würde. Andererseits darf jedoch
die Sättigungspermeabilität us nicht zu hoch werden, weil dann die durch den n-ten
Ummagnetisierungsimpuls hervorgerufene Sättigungsfeldstärke Hs im Verhältnis zu
der Ummagnetisierungsfeldstärke HM zu gering werden würde, was zwangläufig zu einer
Erhöhung des Aufwandes für den Amplitudendiskriminator, der die Rückstellung des
Zählkernes einleitet, führen würde. Ein besonders günstiger Wertebereich für lis
ist durch die folgende Formel gegeben:
Dabei ist mit BR der Absolutwert der Induktion in der äußersten Remanenzlage, mit
n die Basis des Zählsystems [also mit (n-1) die Zahl der gleich großen Schritte
zur vollständigen Ummagnetisierung eines Zählkernes, mit HM die Ummagnetisierungsfeldstärke
und mit
das Verhältnis des Schwellwertes Hs,,, der Feldstärke, bei der der genannte Amplitudendiskriminator
anspricht, zur Ummagnetisierungsfeldstärke HM bezeichnet. Ein besonders vorteilhafter
Wertebereich für p ist etwa 2 bis 5.
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Zählschaltungen, die mit Zählkernen mit einer solchen parallelogrammförmigen
Hystereseschleife aufgebaut sind, weisen gegenüber den bekannten Schaltungen eine
wesentlich größere Schaltsicherheit auf.
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In Fig. 3 ist ein einstufiger Zähler mit einer Impulsformerstufe nach
der Erfindung gezeigt, der für Vorwärts- und Rückwärtszählung mit hoher Zählimpulsfrequenz
ausgebildet ist und zu diesem Zweck außer Mitteln für Vorwärtszählung gesonderte
Mittel für Rückwärtszählung aufweist. Die Mittel zur Vorwärtszählung bestehen dabei
aus dem Schaltkreis 1 zur jeweiligen Übertragung der Zählimpulse vom Impulsformerkern
6 der Impulsformerstufe 5 auf den Zählkern 7 und weiterhin aus dem Rückstellkreis
2 zur Rückstellung des Zählkernes 7 nach jeder vollständigen Ummagnetisierung. Der
Schaltkreis 1 und der Rüekstellkreis 2 sind in an sich bekannter Weise ausgebildet.
Die Mittel .zur Rückwärtszählung bestehen aus einem Schaltkreis 3, der die Zählimpulse
vom Impulsformerkern 6 der Impulsformerstufe 5 auf den Zählkern 7 derart überträgt,
daß eine schrittweise Ummagnetisierung des Zählkernes 7 in entgegengesetzter Richtung
wie bei der Vorwärtszählung erfolgt, und weiterhin aus dem Rückstellkreis 4 zur
Rückstellung des Zählkernes 7 nach jeder vollständigen Ummagnetisierung. Der Schaltkreis
3 und der Rückstellkreis 4 sind bis auf eine gegensinnige Wicklung der entsprechenden,
auf dem Zählkern 7 aufgebrachten Wicklungen mit dem Schaltkreis 1 bzw. dem Rückstellkreis
2 identisch, und sie sind dementsprechend ebenfalls in an sich bekannter Weise aufgebaut.
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Die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtszählung und umgekehrt erfolgt
durch geeignete Sperr-bzw. Durchschaltepotentiale an den Klemmen V und R.