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Multiplikationseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Multiplikationseinrichtung
nach dem Prinzip der wiederholten Addition.
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Zur Durchführung einer Multiplikation nach dem Prinzip der wiederholten
Addition sind bereits elektronische Einrichtungen bekannt, die einen Impulsgenerator,
je einen Speicher für die zu multiplizierenden Faktoren und für das Resultat
sowie zwei Steuerzähler enthalten, durch die die wiederholte übertragung des Multiplikanden
in den Resultatzähler unterAbfühlungdesMultiplikators gesteuertwird. Die aufeinanderfolgende
Weiterschaltung dieser Steuer7ähler bewirkt dabei die Wiederholung der Arbeitsumläufe,
bis der Multiplikand so viele Male in den Resultatzähler eingeführt worden ist,
wie es der Multiplikator angibt.
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Der Nachteil dieser bekannten Multiplikationseinrichtung liegt in
der für die Durchführung der Multiplikation benötigten verhältnismäßig langen Zeit.
Zur Verkürzung des Multiplikationszyklus hat man daher bereits Einrichtungen entwickelt,
bei denen ein erster Steuerzähler zehn Impulse zur Multiplikandenentnahme und ein
anderer Steuerzähler die gleiche Impulszahl zur Multiplikatorentnahme zusammenfaßt,
nachdem der Multiplikatorspeicher durchNull gelaufenist. DerNachteildieserbekannten
Ausführung besteht in ihrem verhältnismäßig komplizierten Aufbau.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Multiplikationseinrichtung
nach dem Prinzip der wiederholten Addition zu entwickeln, die sich durch einen einfachen
Aufbau und eine kurze Multiplikationszeit auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Darstellung
der beiden Faktoren je ein Zähler vorgesehen ist, dem eine voreingestellte
Koinzidenzschaltung zugeordnet ist, daß ferner der erste Zähler nach jedem Durchlauf
einen Zählimpuls an den zweiten Zähler abgibt, bis dieser zweite Zähler über die
zugehörige Koinzidenzschaltung die Zufuhr von Zählimpulsen sowohl zum ersten Zähler
als auch zum Resultatzähler unterbricht.
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Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines in der
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles hervor.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Gewicht in britischen Gewichtseinheiten
von Pfund (1b) und Unzen (oz) gemessen, der Preis wird auf Pfund (1b) bezogen. Demgemäß
entspricht jeder dem ersten Zähler (Gewichtszähler) A zugeführte Eingangsimpuls
einer Stufe von 1 oz bzw. 1/iG lb.
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Bei dem zweiten Zähler B (Preis-pro-Pfund-Zähler) entspricht jeder
Eingangsimpuls einer Stufe von 1 Pfennig (d) pro lb. Hieraus ergibt
sich, daß jeder Impuls, der dem dritten Zähler C (Wertzähler) zugeführt wird,
einem Wert von 1./16d entspricht, d. h. dem Produkt von 1 oz bzw.
1/16 lb multipliziert mit 1 d pro lb.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel muß die Rechenmaschine den
ermittelten Wert auf den nächsten '/2-d-Wert ausdrücken; die Zahl der dem Wertzähler
C zugeführten Impulse muß daher zug nächst durch 8 geteilt werden,
damit der Wertzähler die Impulse in '/2-d-Stufen zählen kann. Diese Teilung der
Impulse wird durch eine SchaltungseinheitD bewirkt, die im folgenden als Teilereinheit
(Vorschalteinheit) bezeichnet wird.
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Der tatsächliche ermittelte Wert wird durch den Wertzähler
C angezeigt; von diesem Zähler läßt sich eine elektrische Ausgangsspannung
ableiten, um beispielsweise eine visuelle Anzeigevorrichtung, eine Druckvorrichtung
oder eine sonstige (nicht dargestellte) Anzeige-- oder Registriereinrichtung zu
betätigen.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltung enthält jeder der
drei Zähler A, B, C eine Anzahl von binären Zähleinheziten
A 1 bis A 6, B 1 bis B 6, C 1
bis
C 9. Jede binäre Einheit weist zwei stabile Schaltzustände auf und ist mit
einem Eingang und zwei Ausgängen versehen. Immer dann, wenn ein Eingangsimpuls
auftritt,
geht eine solche binäre Zähleinheit von dem einen stabilen Schaltzustand in den
anderen über. Wird der eine Schaltzustand als Zustand 0 und der andere als
Zustand 1 bezeichnet, so hat im Zustand 0 der eine Ausgang eine Spannung
von 0 und der andere Ausgang eine Spannung von einer Einheit, während im
Zustand 1 diese Spannungen gerade umgekehrt sind. Eine Anzahl derartiger
binärer Zähleinheiten, die im folgenden als binäre Stufen bezeichnet werden, sind
in Form einer Kaskade verbunden, so daß sich der Schaltzustand jeder Stufe nur ändert,
wenn die vorhergehenden Stufen vom Zustand 1 in den Zustand 0 geführt
wurden. Auf diese Weise liefert jede Stufe bei zwei Eingangsimpulsen einen Ausgangsimpuls,
teilt somit die Eingangsimpulse durch 2.
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Die binären Stufen können in bekannter Weise, insbesondere aus Halbleiterbauteilen
aufgebaut sein. Bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Schema sind die Stufen
mit Transistoren versehen, wobei im Zustand 0 an der rechten Ausgangsklemme
R (vgl. die Stufe A 1 des Zählers A) eine negative Spannung und an
der linken Ausgangsklemme L die Spannung 0
herrscht. In dem Schaltzustand
1 sind diese Ausgangsspannungen gerade vertauscht. Der beim übergang vom
Zustand 1 in den Zustand 0 an dem linken Ausgang auftretende (positive)
Ausgangsimpuls wird dazu benutzt, die folgende binäre Stufe umzuschalten.
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Um alle binären Stufen der Zähler A, B,
C vom Schaltzustand 1 in den Zustand 0 zurückzuführen,
ist jeweils eine »Löschleitung« E, F bzw. G vorgesehen,
die mit den einzelnen binären Stufen verbunden ist. Die Stufen A 1 bis
A 6 im Gewichtszähler werden durch einen positiven Impuls zurückgestellt,
der von einem Löschimpuls-Verstärker H geliefert wird; die Stufen des Zählers B
(Preis pro lb) und des Zählers C (Wertzähler) werden von Hand durch einen
Löschdruckknopf I zurückgestellt.
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Weiterhin sind Dioden-Koinzidenzkreise M vorgesehen, um in bekannter
Weise die Koinzidenz zwischen dem jeweiligen Ausgang des Gewichtszählers
A
und dem festen (unveränderlichen) Ausgang eines mit Relais versehenen Code-Konversionsschaltkreises
K festzustellen, der durch eine auf den Gewichtswert ansprechende (nicht dargestellte)
Codeschaltung gespeist wird. Ferner sind DiodenkoinzidenzkreiseN vorhanden, um die
Koinzidenz zwischen dem jeweiligen Ausgangswert des Zählers B (Preis pro lb) und
der unveränderlichen Information an den Kontakten der Schalter S 1 bis
S 6, die den Preis pro lb bestimmen, festzustellen. Diese bekannten
Koinzidenzschaltungen wirken folgendermaßen.
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Solange die Ausgangsspannung von wenigstens einer der mit der gemeinsamen
Koinzidenzleitung P bzw. Q verbundenen binären Stufen A 1 bis A
6 bzw. B 1 bis B 6 negativ ist, leitet die zugehörige
Diode und hält die Leitung auf einem negativen Potential (Erdverbindung über den
hohen Widerstand R 1 bzw. R 2). Wenn alle Ausgangsspannungen Null sind, so
wird die Spannung auf der Leitung gleichfalls Null, so daß der Löschimpulsverstärker
H für den Gewichtszähler A betätigt wird, ferner ein bistabiler Schaltkreis
T, der dem Zähler B (Preis pro lb) zugeordnet ist.
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Der dem Gewicht entsprechende Eingangswert wird den Betätigungsspulen
von Relais zugeführt, die in der mit dem Bezugszeichen K verschenen Code-Konversionseinheit
angeordnet sind. Die Zuführung erfolgt von einem codierten Kommutator oder einer
optisch codierten Scheibe, die auf der Anzeigewelle der Waage befestigt ist und
mit fotoelektrischen Ablesekreisen in bekannter Weise zusammenwirkt. Sie liefert
der Konversionseinheit K eine stehende (nicht veränderliche) Information, die dem
gemessenen Gewicht entspricht. Um für die Fälle, in denen das Gewicht gerade zwischen
zwei Gewichtseinheiten der Skala liegt, eine einwandfreie Auswertung zu gewährleisten,
wird ein bekannter perinutierter binärer Code verwendet. Die Kontakte der Gewichtsrelais
der Konversionseinheit K, die die zugehörigen Koinzidenzbedingungen auswählen, sind
zwischen die Koinzidenzleitung P und den Koinzidenzkreis M derart geschaltet, daß
der ausgewählte Wert von der permutierten in die reine binäre Form umgewandelt wird,
um für die binären Zähler brauchbar zu sein.
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Der den Preis pro lb darstellende Eingangswert wird mit Hilfe eines
mit zwei Kontaktreihen S 5, S 6
versehenen »Schilling-Schalters« und
eines vier Kontaktreihen Sl bis S4 aufweisenden »Pfennig-Schalters« eingestellt.
Die Kontakte dieser Schalter liegen zwischen dem Koinzidenzkreis N und dem
Ausgang des Zählers B (Preis pro lb). Die Koinzidenzdioden sind somit an die Ausgänge
der einzelnen Stufen B 1
bis B 6 des Zählers B angeschlossen.
Die Stufen befinden sich im 0-Zustand, wenn der vom Zähler gelieferte Ausgangswert
mit der eingespeisten (stehenden) Information übereinstimmt, die entsprechend dem
eingestellten Preis pro lb-Wert durch die beiden Schalter mit den KontaktreihenS1
bis S6 bestimmt wird.
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Damit in den Preis-pro-lb-Zählstufen B 1 bis B 6
und
in den Wertzählstufen C 1 bis C 9 auch Pfennigb-eträge gezählt
werden können, wird aus der rechten Ausgangsklemme der vierten Pfennigzählstufe
C 5
ein Rückkopplungsimpuls abgeleitet und einem Löschanschluß der
dritten Pfennigstufe C4 zugeführt, so daß ein positiver Impuls an dieser Klemme
die Stufe vom Zustand 0 in den Zustand 1 überführt. Auf diese Weise
wird dann, wenn die Zahl 8 erreicht ist, die dritte Pfennigstufe C4, die
einen Wert von 4d darstellt, bereits in den Zustand 1 geführt. Nunmehr sind
nur noch drei weitere Stufen zu schalten, ehe auf 0 zurückgeschaltet und
der Schillingzählstufe ein Ausgangsimpuls zugeführt wird, was hier also bereits
nach 12 Eingangsimpulsen geschieht, währendes normalerweise (d. h. ohne die
Rückkopplung) erst beim 16. Eingangsimpuls erfolgt. Die vier Stufen besitzen
somit eine Kapazität von 12 an Stelle von 16 Eingangsimpulsen. Die Anschlußverbindungen
an den beiden linken Kontaktreihen der PfennigschalterS3, S4 sind entsprechend abgeändert,
so daß sie mit dem Zählvorgang, wie er sich aus dem mit den Pfennigzählstufen verbundenen,vorstehend
erläutertenRückkopplungssystem ergibt, übereinstimmen.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist im einzelnen wie folgt: Der Löschdruckknopf
I wird betätigt und alle Zählstufen in ihr-en Schaltzustand 0 geführt. Der
Preis pro lb wird mit Hilfe der Schalter an den Kontaktreihen Sl bis
S6 eingestellt. Wenn die Waagschale zur Ruhe gekommen ist, so werden entsprechende
Gewichtsrelais der Konversionseinheit K erregt. Wird nun der Druckknopf
U betätigt, so wird der bistabile Schaltkreis T in seinen Einschaltzustand
geführt, in dem ein Ausgangssignal an die Torschaltung W geliefert wird, so daß
nunmehr Impulse aus dem Generator X durch die Torschaltung W hindurch zu dem Gewichtszähler
A und zu dem Wertzähler C
laufen können.
Wie zuvor
erläutert, wird jedesmal dann, wenn die Ausgangsspannungen der Zählstufen des Gewichtszählers
A dem auf der Waagschale vorhandenen Gewicht entsprechen, der Gewichtszähler
A auf 0 zurückgestellt und ein Ausgangsimpuls dem Zähler B zugeführt.
Wenn dann die Ausgangsspannungen des Zählers B dem an den Kontaktreihen
S 1 bis S 6 eingestellten Preis pro lb entsprechen, so wird
dem bistabilen Schaltkreis T ein Ausgangsimpuls zugeführt, der diesen Kreis in die
Ausschaltstellung führt. Die Ausgangsspannung des Kreises T wirkt infolgedessen
so auf die Torschaltung W ein, daß keine weiteren Impulse den Zählern
A, B zugeführt werden. Der gewünschte Wert, d. h. das
Produkt von Gewicht und Preis/lb, ist inzwischen in Form eines modifizierten binären
Codes im Wertzähler C aufgebaut worden. Der Schaltzustand 0 oder
1 der binären Stufen C 1
bis C 9 des Wertzählers
C wird durch die Spannung an den Ausgänggen, die entweder 0 ist oder
einen negativen Wert hat, angezeigt.
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Wie vorstehend bereits erwähnt, ist dem Wertzähler C eine Vorschalteinheit
D vorgeschaltet. Damit der ermittelte Wert einwandfrei auf die nächste 1/2-d-Einheit
auf- oder abgerundet wird, wird ein Impuls von dem rechten Anschluß (an Stelle des
linken Anschlusses) der '/4-d-Stufe abgeleitet; dieser Impuls tritt auf, wenn diese
Stufe vom Schaltzustand 0 in den Schaltzustand 1 umschlägt (während
bei allen anderen Stufen der zur Steuerung der nächsten Stufe dienende Impuls beim
Umschlag vom Schaltzustand 1 in den Schaltzustand0 auftritt). Die Wirkung
besteht infolgedessen darin, daß dem Ausgangswert der Vorschalteinheit
D ein Wert von 1/4 d hinzugefügt wird, so daß Werte zwischen 1/4
d und 11/1o d dem Wertzähler C
als 1/2 d und Werte von
'/4 d und darüber als 1 d angezeigt werden.
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Die Ausgangsspannungen werden einer in bekannter Weise ausgebildeten
Dekodierdruckvorrichtung zugeführt, die auch mit den dem Gewicht und dem Preis pro
lb entsprechenden kodierten Signalen gespeist werden kann.
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Das erfindungsgemäße Schaltungsprinzip ist nicht auf Zählsysteme mit
binären Stufen beschränkt; es können beispielsweise auch vielstufige, mit Elektronenröhren
oder Transistoren ausgerüstete ZählvorrichtunCen oderRingtypzählstufen bekannterBauart
(an Stelle der veranschaulichten Kaskadenzählstufen) Verwendung finden. Ferner kann
es in Einzelfällen zweckmäßig sein, den GewichtszählerA und Preis-pro-lb-Zähler
B auf den komplementären Wert des eingestellten numerischen Wertes zurückzustellen
(zu löschen). In diesem Fall wird die Koinzidenz je-
weils bei dem maximalen
Wert der betreffenden Zählketten festgestellt, wobei durch die Relais oder die zur
Preiseinstellung dienenden Schalter die Löschkreise (Rückstellkreise) an Stelle
der Koinzidenzkreise geschaltet werden. Wenngleich ferner bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel Relais mit mechanischen Kontakten vorgesehen sind, um die Gewichtskoinzidenzkreise
zu betätigen und den permutierten binären Eingang in einen reinen binären Code umzuwandeln,
so ist es selbstverständlich auch möglich, andere bekannte Schalteinrichtungen,
insbesondere Transistoren, hierfür zu verwenden. Schließlich lassen sich die in
den Koinzide#nzkreisen verwendeten Dioden auch durch Elektronenröhren oder Transistoren
ersetzen.
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Aus der vorstehenden Beschreibung dürfte hervorgehen, daß die erfindungsgemäße
Multipliziereinrichtung für beliebige Maßeinheiten verwendbar ist, da sich die Gewichts-,
Preis-pro-lb- und Wertzähler ohne weiteres an die jeweiligen Maßeinheiten anpassen
lassen.