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Schaltung zum Liefern eines Signals zur Anzeige der Anwesenheit bzw.
Abwesenheit von Zeitgeberimpulsen Die Erfindung betrifft eine von einem Impulsgenerator
angesteuerte Kippstufenschaltung mit Impulstoren zum Liefern eines zweiwertigen
Signals mit einer Verzögerung von etwa einer Periode, welches die Anwesenheit bzw.
Abwesenheit nadelförmiger Zeitergebnisse anzeigt. Unter nadelförmigen Impulsen werden
hier Impulse verstanden, deren Impulsdauer beträchtlich kürzer ist als die Wiederholungsperiode.
Die nadelförmigen Zeitgeberimpulse können entweder unmittelbar von einem Zeitgeberimpulsgenerator
geliefert werden oder durch Differentiierung und etwaige Gleichrichtung einem vom
Zeitgeberimpulsgenerator gelieferten Blocksignal oder Rechteckspannungssignal entnommen
werden. Für die Erfindung ist dies vollkommen gleichgültig, da ein Wegfall des Blocksignals
sofort den Wegfall sämtlicher davon abgeleiteter Signale mit sich bringt.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Überwachen eines Pulses auf Ausfall
eines oder mehrerer Impulse vorgeschlagen worden, bei dem zu überwachende Impulse
abwechselnd dem einen oder anderen von zwei Impulstoren zugeleitet sind.
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Der Bedarf an einer Schaltung der obenerwähnten Art tritt besonders
bei von Zeitgeberimpulsen gesteuerten oder gespeisten Information verarbeitenden
Schaltungen auf, die besonders hohe Anforderungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit
und Betriebssicherheit erfüllen müssen und in denen jede Störung möglichst schnell
signalisiert werden muß, damit sofort von Hand oder selbsttätig die nötigen Gegenmaßnahmen
getroffen werden können. Unter den Störungen nimmt der Wegfall der Zeitgeberimpulse
einen ganz besonderen Platz ein, da eine solche Störung keinen örtlichen Charakter
hat, sondern die vollständige Schaltung unwirksam macht und, was noch schlimmer
ist, unter gewissen Verhältnissen ein fehlerhaftes Funktionieren derselben zur Folge
hat. Der überwachung und Sicherheit des Zeitgeberimpulsgenerators muß in einem solchen
Falle also ganz besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Dies kann unter anderem
durch sofortiges Alarmieren beim Wegfall der Zeitgeberimpulse erfolgen. Es ist vorzuziehen,
die Anlage mit zwei, unabhängig voneinander wirkenden Zeitgeberimpulsgeneratoren
zu versehen, die beide dauernd im Betrieb sind, aber von denen nur einer die Zeitgeberimpulse
liefert, welche die betreffende Information verarbeitende Schaltung steuert oder
speist. Die beiden Zeitgeberimpulsgeneratoren sind dann je mit einer Schaltung versehen,
die sofort ein Alarmsignal ergibt, wenn der betreffende Zeitgeberimpulsgenerator
keine Zeitgeberimpulse mehr liefert. Ist dies der für die Steuerung oder Speisung
der Information verarbeitenden Schaltung dienende Zeitgeberimpulsgenerator, so kann
das Alarmsignal gleichzeitig zur sofortigen Umschaltung auf den anderen Zeitgeberimpulsgenerator
benutzt werden.
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Die Erfindung bezweckt, eine besonders einfache und dadurch zuverlässige
Schaltung zu schaffen, die mit einer besonders kleinen Verzögerung den Wegfall nadelförmiger
Zeitgeberimpulse signalisiert, die gegebenenfalls von nicht nadelförmigen Zeitgeberimpulsen
abgeleitet sein können. Nach der Erfindung wird dies Ziel dadurch erreicht, daß
der Eingang der ersten Flip-Flop-Stufe mit einer die zu überwachenden Zeitgeberimpulse
enthaltenden Leitung und deren anderer Eingang mit dem Ausgang eines Impulsgenerators
verbunden ist, der nadelförmige Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz kleiner
als die der zu überwachenden Zeitgeberimpulse liefert, und der eine Ausgang mit
der Steuerklemme einer Torschaltung verbunden ist, welche nur stromleitend ist,
wenn die Flip-Flop-Stufe in der Lage »0« steht und der »0«-Eingang einer zweiten
an den Ausgängen die zweiwertigen Signale liefernden Flip-Flop-Stufe über die Torschaltung
mit dem Ausgang des Impulsgenerators verbunden ist, während die Verzögerung im Leitendwerden
der Torschaltung in Kornbination
mit der Verzögerung im Umschlag
der ersten Flip-Flop-Stufe wenigstens gleich der Impulsdauer der vom Impulsgenerator
gelieferten Impulse ist.
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Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt das Prinzip der Schaltung nach der Erfindung; F i g.
2 zeigt die in der Schaltung nach F i g. 1 auftretenden Signale; F i g. 3 zeigt
die Anwendung der Schaltung nach F i g. 1 zum sofortigen Umschalten von einem gestörten
Zeitgeberimpulsgenerator auf einen zweiten, als Ersatz dienenden Zeitgeberimpulsgenerator.
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In F i g. 1 sieht man eine Leitung L für die zu überwachenden nadelförmigen
Zeitgeberimpulse, eine erste Flip-Flop-Stufe FF" eine zweite Flip-Flop-Stufe FF.,
eine von der Flip-Flop-Stufe FF, gesteuerte Torschaltung P, zwei Schalter S1 und
S2, die normalerweise geschlossen -bzw. geöffnet sind, und einen Impulsgenerator
PG, der nadelförmige Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz liefert, die kleiner
ist als die der nadelförmigen Zeitgeberimpulse in der Leitung L.
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Die Flip-Flop-Stufen können gegebenenfalls transistorisierte Eccles-Jordan-Schaltungen
sein. Wesentlich ist aber nur, daß es bistabile Schaltungen mit zwei Eingängen und
zwei Ausgängen sind. Die Lagen einer Flip-Flop-Stufe werden mit den Zeichen »0«
ünd »l« angedeutet. Die Eingänge einer Flip-Flop-Stufe können in einem 0-Eingang
und einem 1-Eingang unterschieden werden. Wird nämlich ein Strom bzw. eine Spannung
dem »0«-Eingang zugeführt, so springt die Flip-Flop-Stufe von der Lage
»l« in die Lage »0«, wenn sie sich in der Lage »l« befand, und bleibt
in der Lage »0« stehen, wenn sie sich bereits in dieser Lage befand. Wird ein Strom
bzw. eine Spannung dem 1-Eingang zugeführt, so springt die Flip-Flop-Stufe von der
Lage »0« in die Lage »1«, wenn sie sich in der Lage »0« befand, und bleibt in der
Lage »l« stehen, wenn sie sich bereits in dieser Lage befand. Ebenso können
die Ausgänge in einem 0-Ausgang und einem 1-Ausgang unterschieden werden. Wenn nämlich
die Flip-Flop-Stufe in der Lage »0« steht, so liefert der 0-Ausgang eine Spannung
bzw. einen Strom, jedoch der 1-Ausgang liefert keine Spannung bzw. keinen Strom.
Wenn sich die Flip-Flop-Stufe in der Lage »1« befindet, ist gerade das Umgekehrte
der Fall.
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Die Steuerklemme des Tores P ist mit einem der beiden Ausgänge der
Flip-Flop-Stufe FF, verbunden (in F i g. 1 mit dem 0-Ausgang) und ist derart ausgebildet,
daß das Tor in der Lage »0« durch die Flip-Flop-Stufe geöffnet und in der Lage »1«
durch die Flip-Flop-Stufe geschlossen ist.
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Die Ausgangsklemmen der Flip-Flop-Stufe FF, liefern das zweiwertige
Signal. Der 1-Ausgang der Flip-Flop-Stufe ist über den Schalter S2 mit einer Strom-
oder Spannungsquelle B verbunden, so daß die Flip-Flop-Stufe durch kurzzeitiges
Schließen des Schalters S2 in die Lage »1« gebracht werden kann.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist wie folgt. Es sei angenommen,
daß die Flip-Flop-Stufe FF 2 durch kurzzeitiges Schließen und dann wieder öffnen
des Schalters S2 in die Lage »l« gebracht ist und daß die Leitung L, wenigstens
anfänglich, die zu überwachenden nadelförmigen Zeitgeberimpulse enthält. In F i
g. 2 sind die Zeitgeberimpulse durch die Kurve a dargestellt. Der Impulsgenerator
PG liefert eine von der Kurve b dargestellte Impulsreihe. Die Wiederholungsfrequenz
der vom Impulsgenerator PG gelieferten Impulsreihe ist kleiner als die der in der
Leitung L vorhandenen Zeitgeberimpulse (in F i g. 2 2/3mal so klein), was zur Folge
hat, daß zwischen zwei auffolgenden, vom Impulsgenerator PG gelieferten Impulsen
wenigstens ein Zeitgeberimpuls liegt. Die Flip-Flop-Stufe FF, empfängt an ihrem
1-Eingang die Zeitgeberimpulse a und an ihrem 0-Eingang die vom Impulsgenerator
PG gelieferten Impulse b. In der Kurve c ist dies noch einmal getrennt
dargestellt, und die zur Lage »0« treibenden Impulse sind als negative und die zur
Lage »1« treibenden Impulse als positive Impulse gezeichnet. Die Flip-Flop-Stufe
FFl nimmt demnach die in der Kurve d dargestellte Lage ein. Wenn das öffnen und
Schließen des Tores P ohne Verzögerung erfolgte, würde die Kurve d gleichzeitig
den geöffneten und geschlossenen Zustand des Tores P darstellen, wobei dann der
Wert 0 in der Kurve dem geöffneten Zustand und der Wert 1 dem geschlossenen Zustand
entspricht. Das Tor P ist aber derart ausgebildet, daß es sich mit etwas Verzögerung
öffnet und schließt, so daß der geöffnete und geschlossene Zustand des Tores P von
der Kurve e dargestellt wird, in der, um die Kurve eindrucksvoller zu machen, der
Wert 0 dem geschlossenen Zustand und der Wert 1 dem geöffneten Zustand entspricht.
Die Verzögerung im öffnen und Schließen des Tores P ist in Wirklichkeit die Summe
der Verzögerungen im Umschlag der Flip-Flop-Stufe FF, und im Öffnen oder Schließen
des Tores P, jedoch die Ursache dieser Verzögerung ist für die Wirkung der Schaltung
gleichgültig, vorausgesetzt, daß die Gesamtverzögerung größer als die Impulsdauer
der vom Impulsgenerator PG gelieferten nadelförmigen Impulse ist. Dies hat nämlich
zur Folge, daß die Impulse das Tor P nicht passieren können, da das Tor an den Zeitpunkten
des Auftretens dieser Impulse jeweils gerade noch nicht geöffnet ist. Die Flip-Flop-Stufe
FF, empfängt also keine Impulse an ihrem 0-Eingang und bleibt daher in der Lage
»1« stehen.
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Wenn die Zeitgeberimpulse in der Leitung L aber wegfallen (in F i
g. 2 nach dem vierten), bleibt die Flip-Flop-Stufe FFl ab dem Zeitpunkt, in dem
der erste nach diesem Wegfall vom Zeitgeberimpulsgenerator PG gelieferte Impuls
auftritt, in der Lage »0« stehen, da sie dann keine zur Lage »1« treibenden Zeitgeberimpulse
mehr empfängt. Mit der erwähnten Verzögerung bleibt das Tor P von diesem Zeitpunkt
ab also geöffnet, und der nächstfolgende vom Impulsgenerator PG gelieferte Impuls
wird das Tor P passieren und die Flip-Flop-Stufe FF2 in die Lage »0« bringen. Die
Kurve f zeigt die dem 0-Eingang der Flip-Flop-Stufe FF." zugeführten Impulse, welche
als negative Impulse gezeichnet sind, und die Kurve g zeigt die Lage dieser Flip-Flop-Stufe.
Letztere Kurve ist gleichzeitig als Kurve des zweiwertigen, von der Flip-Flop-Stufe
FF2 gelieferten Ausgangssignals aufzufassen.
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Die Flip-Flop-Stufe FF2 springt nach der Rückkehr der Zeitgeberimpulse
in die Leitung L nicht selbsttätig wieder in die Lage »1« zurück. Dies muß durch
kurzzeitiges Schließen des Schalters S2 bewirkt werden, das von Hand oder mittels
einer besonderen Steuerschaltung selbsttätig erfolgen kann.
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Aus F i g. 2 folgt, daß die Verzögerung, mit der das von der Flip-Flop-Stufe
FF, gelieferte Signal den
Wegfall der Zeitgeberimpulse signalisiert,
höchstens gleich der Periode der vom Impulsgenerator PG gelieferten Impulsreihe
ist. Aus diesem Grunde ist es praktisch, die Frequenz dieses Impulsgenerators zwar
kleiner als die der Zeitgeberimpulse zu wählen, jedoch nicht mehr als zweimal so
klein. Der Wegfall eines Zeitgeberimpulses in der Leitung L wird dann mit einerVerzögerung
von etwa einerWiederholungsperiode der Zeitgeberimpulse signalisiert.
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Es ist im übrigen einleuchtend, daß es erwünscht ist, auch die Alarmschaltung
selbst prüfen zu können, da auch diese Schaltung defekt werden kann, was zur Folge
haben würde, daß sie den Wegfall der Zeitgeberimpulse nicht mehr signalisiert. Das
Prüfen kann durch das Öffnen des Schalters S1 erfolgen. Die Schaltung muß darauf
in gleicher Weise wie auf den Wegfall der Zeitgeberimpulse ansprechen. Ist dies
nicht der Fall, so ergibt sich daraus, daß die Schaltung selbst defekt ist.
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F i g. 3 zeigt eine Anwendung der Schaltung nach F i g. 1 zum sofortigen
Umschalten von einem gestörten Zeitgeberimpulsgenerator auf einen zweiten, als Ersatz
dienenden Zeitgeberimpulsgenerator. In dieser Figur bezeichnen X und
Y zwei unabhängig voneinander arbeitende Zeitgeberimpulsgeneratoren, z. B.
von Kristalloszillatoren gesteuerte Flip-Flop-Stufe. Die Zeitgebersignale sind dann
Blocksignale. Von den Differentiierkreisen 1, 2 und 3 werden diesen Signalen nadelförmige
Impulse entnommen. Für den Oszillator X erfolgt dies für die beiden, von diesem
Oszillator gegenphasig gelieferten Blocksignal, für den Oszillator Y nur für eine
Phase. Von den durch die Differentiierkreise erzeugten nadelförmigen Impulsen werden
die negativen von den Dioden 4, 5 und 6 gesperrt. Die von den Dioden 4 und 5 durchgelassenen
positiven nadelförmigen Impulse werden über den Schalter S1 dem 1-Eingang der Flip-Flop-Stufe
FFi zugeführt. Die von der Diode 6 durchgelassenen positiven nadelförmigen Impulse
werden dem 0-Eingang der Flip-Flop-Stufe FF, und dem Eingang des Tores P zugeführt.
Die Flip-Flop-Stufe FF, steht normalerweise in der Lage »1«, wodurch die Tore Q1
und Q" geöffnet und die Tore R1 und R, geschlossen sind. Das vom Zeitgeberimpulsgenerator
X gelieferte Blocksignal wird dann über die Tore Q1 und Q2 den Ausgangsklemmen 7
und 8 zugeführt, während das vom Zeitgeberimpulslgenerator Y gelieferte Blocksignal
von denToren R1 und R_ gesperrt wird.
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Der Teil FFi, FF@, P, S1, S.>, B der Schaltung ist ähnlich
der Schaltung nach F i g.1, ausgenommen, daß die Funktion des Impulsgenerators PG
vom zweiten Zeitgeberimpulsgenerator Y erfüllt wird. Da von dem vom Zeitgeberimpulsgenerator
X gelieferten Blocksignal die beiden Phasen benutzt werden; und von dem vom Zeitgeberimpulsgenerator
Y gelieferten Blocksignal nur eine Phase, ist die Anforderung hinsichtlich der Frequenzen
der den Eingängen der Flip-Flop-Stufe FFi zugeführten Impulsreihen erfüllt. Die
Flip-Flop-Stufe FF, springt beim Wegfall des vom Zeitgeberimpulsgenerator X gelieferten
Zeitgebersignals also in die Lage »0«, wodurch die Tore Q1 und Q., sich schließen
und die Tore R1 und R., sich öffnen. In diesem Falle wird nur das vom Zeitgeberimpulsgenerator
Y gelieferte Zeitgebersignal den Ausgangsklemmen zugeführt, d. h., es wird auf den
Zeitgeberimpulsgenerator Y umgeschaltet. Dieses Umschalten erfolgt unter dem Einfluß
eines nadelförmigen Impulses, der von dem von diesem Zeitgeberimpulsgenerator selbst
gelieferten Zeitgebersignal abgeleitet ist. Dies macht es möglich, der Flip-Flop-Stufe
FF, und den Toren R1 und R2 solche Verzögerungen zu verleihen, daß an den Ausgangsklemmen
7 und 8 nie ein verzerrter Impuls auftreten kann.