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Anordnung zur prozentualen Impulsuntersetzung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Anordnung zur prozentualen Impulsuntersetzung.
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Es sind bereits eine Reihe von Anordnungen bekannt, die aus einer
vorgegebenen Impulsfolge mit Hilfe von Zählschaltungen und Wahlschaltern untersetzte
Impulsfolgen ableiten, welche ein ganzzahliges Verhältnis zur Eingangsfrequenz bilden.
Mit derartigen Frequenzteilern, die eine vorgegebene Impulsfolge durch eine ganze
Zahl teilen, lassen sich nur Frequenzen von f0/12, f o/ f 3, 10/14
USW. ableiten, wenn 10 die Eingangsfrequenz darstellt. Durch mehrmalige Teilung
und Addition kann man noch andere Verhältnisse herstellen, etwa f0/1.
+ 10/f3 USW.
Alle diese Anordnungen erlauben jedoch keine prozentuale
Einstellung. Eine solche prozentuale Einstellung wird aber in der Industrie vielseitig
verlangt. So ist es insbesondere erwünscht, bei Mischungsregelungen die Prozente
der zu mischenden Stoffe einzustellen.
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Es sind bereits Anordnungen zur prozentualen Impulsuntersetzung bekannt.
So wird in der deutschen Patentschrift 1 100 084 ein Frequenzgeber und -teiler mit
veränderbarer Frequenz behandelt. klier wird durch Differenzieren von Ausgangsimpulsen
eines speziell aufgebauten Zählers eine an Wahlschaltern einstellbare Impulsfolge
gewonnen. Diese Anordnung weist jedoch folgende Nachteile auf: Für die Art der dort
verwendeten Auswahlschaltungen wird ein besonders ausgelegter Zähler mit zwei Rückführungsgattern
benötigt. Das Differenzieren von Zählerzuständen bewirkt eine besondere Unsicherheit
gegenüber Fehlimpulsen. Bei der Einstellung einer einzigen einstelligen Ziffer werden
bei dieser Anordnung bereits vier Einzelwahlsehalter be-
nötigt, die alle
besonders angeschlossen werden müssen. Bei üblich gebräuchlichen dreiziffrigen Einstellungen
(Einstellungen in %0) braucht man also zwölf Einzelschalter, die anschließend alle
zusammen auf eine Ausgangsleitung geführt werden.
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Es ist weiterhin durch die deutsche Auslegeschrift 1 148 389 eine
Vorrichtung zur feinstuflgen Sollwerteinstellung bekanntgeworden. Hier läuft die
Eingangsimpulsfolge über eine Torschaltung auf den Ausgang, wobei das Tor am Beginn
eines Zdhlzyklus, der etwa durch einen dreistelligen Zähler bestimmt ist, geöffnet
wird. Das Tor wird wieder geschlossen, wenn Koinzidenz von Signalen, jedes von einer
Zähldekade herstammend und an drei Wahlschaltern einstellbar, vorliegt. Mit dieser
Anordnung werden von tausend Impulsen n Impulse durchgelassen und 1000-n ausgeblendet,
wenn die Prozenteinstellung n 0/0o betrifft. Es werden also intermittierend einzßlne
Impulsgruppen entsprechend der %o-Zahl auf den Ausgang gegeben. Es ist ein besönderer
Nachteil dieser Anordnung, daß das Verhältnis von der Zeit, In der n Impulse erscheinen,
zu der Zeit, in der 1000-n Impulse nicht erscheinen, sehr unterschiedlich ist und
daß insbesondere bei kleinen Prozentoinstellungon 1anpZeit überhaupt kein Impuls
gegeben wird, dann Biber eine Reihe von Impulsen kurz hintereinander. Dieses ungleichmäßige
Erscheinen der Ausgangsimpul$e ist aber für viele Aufgaben in der Regelungstechnik
sehr störend. Soll die Impulsfolge als Sollwert einer Regelgröße dienen, so kann
ein Stellbefdhl erst nach Absehluß eines vollständigen Zählzyklus an das Stellglied
übertragen werden: Bei Regelungen, bei denen Istr und Sollimpulse laufend über Kfütiaidenz-
und wechselseitige Impulssperren bzw. wechselseitige Impül=-gruppenweehselsperr6n
einem VorwärtarRückwärts-Zähler zugeführt wdrden und bei denen Interesse an einer
schnellen Regelung vorhanden ist, ist daher die genannte Anordnung unbrauchbar.
Man könnte daran denken, als Ausweg die Eingangsfrequenz um einige Zehnerpotenzen
höher zu., Wählen, jedoch muß dann auch die Ist-Frequenz hochgesetzt werden, und
die Zählanordnung muß ebenfalls für dies® hohe Frequenz ausgelegt werden: Sofern
das überhaupt möglich ist, ist in jedem Fall die Anordnung aufwendig, teuer und
störanfällig. Abgesehen davon kann aber das Verhältnis der Zeit, in der n Impulse
kommen, zu der Zeit, in der 1000-n Impulse nicht kommen, gar nicht durch.diese Maßnahme
verändert werden.
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Es ist eine Aufgabe der -vorliegenden Erfindung, die genannten Mängel
bei den bekannten Anordnungen
zu vermeiden und einen einfachen
Impulsuntersetzer mit prozentualer Impulseinstellung zu schaffen, dessen Ausgangsimpulsfolge
bezüglich der pro Zeiteinheit auftretenden Impulse eine so gleichmäßige Folge abgibt,
daß sie sofort in einem Regler verarbeitet werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Anordnung zur prozentualen
Impulsuntersetzung mit Hilfe einer aus nacheinandergeschalteten Zähldekaden bestehenden
Zählanordnung, die von Impulsen eines Generators beaufschlagt wird, und den Zähldekaden
jeweils nachgeschalteten, dekadisch einstellbaren Wahlschaltern dadurch gelöst,
daß je Zähldekade eine jedem Wahlschalter nachgeschaltete Kippstufe beim Erscheinen
eines Impulses am eingestellten Wahlschalterabgriff um- und beim Rückstellen dieser
Dekade auf die Nullstellung zurückgestellt wird, wodurch je ein Tor geöffnet (geschlossen)
und wieder geschlossen (geöffnet) wird, wobei für die erste Dekade die Impulse des
Generators, für die zweite Dekade die Ausgangsimpulse der ersten Zähldekade und
für jede weitere Dekade die Ausgangsimpulse der jeweils vorangehenden Zähldekade
während der Tor-Öffnungszeiten über eine allen Toren nachgeschaltete ODER-Schaltung
auf den Ausgang durchgeschaltet werden.
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Die Erfindung wird an Hand der F i g. 1 und 2 in dem nachstehend aufgeführten
Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei zugleich weitere zur Ausgestaltung der
Erfindung dienende Merkmale aufgezeigt werden. Es zeigt F i g. 1 eine Anordnung
zur Impulsuntersetzung gemäß der Erfindung, F i g. 2 die Verteilung der Impulse,
die an den verschiedenen Wahlschaltern und am Ausgang der Anordnung auftreten: .
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Mit 1 ist ein Impulsfolgengenerator, mit 1 a ein Impulsformer
(Trigger), der die Generatorimpulse in einen Rechteckwellenzug gleicher Frequenz
umformt, bezeichnet. Die vom Impulsformer 1 a ausgehende Impulsfolge wird
einer Zählanordnung, bestehend aus den Zähldekaden 2, 3, 4, zugeführt. Die
Zähldekaden haben den bekannten Aufbau aus vier bistabilen Kippstufen; nach zehn
Eingangsimpulsen wird die erste Dekade zurückgestellt und gibt einen Ausgangsimpuls
auf die zweite, usf. An die acht Ausgänge der vier Kippstufen jeder Dekade sind
an sich bekannte Codewandler 2a, 3a, 4 a angeschlossen: Wird durch
eine Kombination von Ausgangssignalen an den acht Ausgängen der Kippstufen einer
Dekade eine bestimmte Zahl von Eingangsimpulsen auf dieser Dekade dargestellt, etwa
die Zahl n, so erscheint am n-ten Ausgang der zehn Ausgänge des Codewandlers ein
Ausgangssignal (ein solcher Codewandler kann aus UND-Gattern aufgebaut sein; liegen
etwa vier bestimmte Signale vor; dann schaltet das Gatter und gibt einen Impuls
auf einen bestimmten Ausgang). Bei der ersten Dekade 2 erscheinen also an
den zehn Ausgängen 21, 22 ... 29, 30 zeitlich nacheinander Ausgangsimpulse,
und zwar vom Zählerstand Null beginnend, der erste an 21, usf. An Stelle
der Kombination von dekadischen Zählern aus vier Flip-Flop-Stufen und anschließenden
Codewandlern kann auch eine Ringzählanordnung aus zehn Zählstufen benutzt werden.
Die Ausgangsleitungen 21, 22 ... 29
werden den Wahlschalterabgriffen eines
Wahlschalters 5 zugeführt. Die Zuführung erfolgt so, daß die Leitung 21 an
den Wahlschalterabgriff (9), die Leitung 22 an den Wahlschalterabgriff
(8), usf. angeschlossen wird. In gleicher Weise werden der Codewandler 3a
mit einem Wahlschalter 6 und der Codewandler 4 a mit einem Wahlschalter 7
verbunden. Der Ausgang des Wahlschalters 5 führt auf einen Eingang einer
Kippstufe 8, der Ausgang des Wahlschalters 6 auf den einen Eingang einer Kippstufe
9 und der Ausgang des Wahlschalters 7 auf den einen Eingang einer Kippstufe
10. Die anderen Eingänge der Kippstufen 8, 9, 10 liegen an den Ausgängen
der
Zähler 2 bzw. 3 bzw. 4. Der Ausgang der Kippstufen 8, 9, 10 führt
auf UND-Glieder 11, 12, 13; der andere Eingang der UND-Stufe 11 ist mit dem
Ausgang des Impulsformers 1 a verbunden, der andere Eingang der UND-Stufe
12 mit dem Ausgang der
Zähldekade 2 und der andere Eingang der UND-Stufe
13 mit dem Ausgang der Zähldekade 3. Die Ausgänge der UND-Stufen 11, 12, 13 führen
auf ein ODER-Glied 14, das auf die Ausgangsklemme 15
führt. Die Kippstufe
8 ist so geschaltet, daß sie das Tor 11 öffnet, wenn ein Impuls am
Wahlschalterabgriff erscheint, und daß sie das Tor 11 schließt, wenn ein
Impuls am Ausgang des Zählers 2 erscheint; das gleiche gilt für die Stufen
9 und 10 bezüglich der Tore 12 und 13.
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An dem Wahlschalter 5 werden nun n - 10°l0, am Wahlschalter
6 werden m - 10/0 und am Wahlschalter 7 werden q - 0,10/0 der Eingangsimpulsfolge,
durch die Wahlschalterstellung (n) für den ersten Schalter 5, die Wahlschalterstellung
(m) für den zweiten Schalter 6 und die Wahlschalterstellung (q) für den Wahlschalter
7 eingestellt; es ist dabei zu beachten, daß in der F i g. 1 die Wahlschalterabgriffbezeichnungen
komplementär zur zeitlich einlaufenden Anzahl von Impulsen getroffen sind, d. h.
daß die Klemme von der Leitung 21, auf der der erste Impuls kommt, die Bezeichnung
(9) trägt, die Klemme von der Leitung 22; -auf der der zweite Im-
puls
kommt, die Bezeichnung (8) trägt, usf. Die Klemme der Leitung 30 ist
nicht angeschlossen; bei der Wahlschalterstellung (0) wird kein Kontakt geschlossen.
Die Auswahl der Impulse geschieht nun
folgendermaßen: Bei der Wahlschalterstellung
(n) des Schalters 5 wird das Tor 11 geöffnet; es laufen n Impulse vom Generator
1 zum Ausgang. Der nächste Generatorimpuls steuert die Dekade 2 zurück in
die Nullstellung, steuert die Kippstufe 8 um, schließt somit das Tor
11 und gibt einen Übertragungsimpuls an die Dekade 3. Bei dieser -Dekade
3 spielt sich bezüglich der Übertragungsimpulse das gleiche ab wie für die Dekade
2 bezüglich der Generatorimpulse. Entsprechendes gilt für die dritte Dekade
4.
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Ein Bild der dazugehörenden Impulsverteilung vermittelt F i g. 2:
Von der ausgehenden Generatorimpulsfolge [ (a) in F i g. 21 werden immer jeweils
neun Impulse (zeitlich nacheinander) dem Wahlschalter 5 zur Verfügung gestellt;
sie erscheinen zeitlich nacheinander an den Klemmen 21, 22 . . .
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[(b) in F i g. 21. Der jeweils zehnte Impuls wird wirksam für die zweite
Dekade. Die jeweils zehnten Impulse erscheinen zeitlich nacheinander an den Wahlschalterabgriffen
des Schalters 6 bis auf jeden hun-
dertsten, der der dritten Dekade
zur Verfügung gestellt wird. Diese zehnten Impulse sind mit der Im-
pulsreihe
(c) in F i g. 2 dargestellt. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist natürlich nicht
auf drei De-
kaden beschränkt; es können beliebig feine Prozenteinteilungen
vorgenommen werden.
Die F i g. 2 zeigt weiterhin das Beispiel einer
Prozenteinstellung von 67 % unter Zuhilfenahme der Impulsreihendarstellung
(d), (e), (f); (d) stellt die Impulsreihe für 60%, (e) die Impulsreihe für
7% und (f) die Impulsreihe für 67% dar. Es ist ersichtlich, daß wesentlich für das
Arbeiten mit einem angeschlossenen Regler nur der Zählzyklus der ersten Dekade ist,
wobei die Impulslücken durch die Einfügung der Impulse der zweiten Dekade noch geringer
gemacht werden. Sollen für mehrere Regelgrößen Sollwerte vorgegeben werden, so werden
parallel zu den Leitungen 21 bis 29 und den entsprechenden Leitungen der Codewandler
3 a und 4 a weitere Auswahlschalter angeschlossen, die in der gleichen Weise,
wie in F i g. 1 dargestellt, an weitere Kippstufen, UND- oder ODER-Gatter angeschlossen
werden.
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Die Steuerung der Kippstufen 8, 9, 10 kann auch in umgekehrter
Weise geschehen, d. h. daß beim Erscheinen von Impulsen an den eingestellten Wahlschalterabgriffen
die Kippstufen nicht die Tore 11, 12, 13 öffnen, sondern schließen und daß
die Ausgangsimpulse bei der Dekadenrückstellung die Tore nicht schließen, sondern
öffnen. Dabei . müssen die in F i g. 1 dargestellten Wahlschalterbezeichnungen komplementär
gewählt werden, der (0)-Wahlschalterabgriff von Schalter 5 an die Leitung 30 angeschlossen
werden, so daß bei der Wahlschalterstellung (0)
das Tor 11 nicht öffnet und
für die Wahlschaltungen (0) der Schalter 6 und 7 die gleichen Maßnahmen getroffen
werden.
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Sollen in einer Anlage die Schalter direkt an den zu regelnden Geräten
angebracht werden, so ist es mit Rücksicht auf den Wunsch, möglichst wenig Leitungen
zu verlegen, günstig, die Leitungszuführung von der Zählanordnung, bestehend aus
den Zähldekaden 2, 3; 4, ausgehen zu lassen und die Codewandler und Schalter
an dem Gerät anzubringen bzw. statt beider gleich an sich bekannte, gebräuchlich
kodierte Schalter zu verwenden. Bei den dargestellten drei Dekaden reichen dann
dreizehn Zuführungsleitungen je Regelgröße, nämlich eine für die Generatorfrequenz
und je vier für jede Dekade; vier Leitungen für jede Dekade reichen deshalb, weil
die Zustände der vier Flip-Flop-Stufen jeder Zähldekade durch vier Ausgangssignale
eindeutig definiert sind.