DE1192414B

DE1192414B - Arrangement for the permanent display of measured values related to a time interval

Info

Publication number: DE1192414B
Application number: DEL29676A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilfried Fritzsche; Dipl-Ing Hans Langheinrich
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-02-14
Filing date: 1958-02-14
Publication date: 1965-05-06
Also published as: NL124240C; US3267372A

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche KL: 42 d- 2/50 German KL: 42 d- 2/50

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

1192414
L29676IXb/42d
14. Februar 1958
6. Mai 19651192414
L29676IXb / 42d
February 14, 1958
May 6, 1965

Die nachstehend beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Daueranzeige von auf ein Zeitintervall bezogenen Meßgrößen. Eine solche Meßgröße ist beispielsweise die Drehzahl. Zur Vereinfachung sei der Beschreibung der Erfindung der Vorgang einer Drehzahlmessung zugrunde gelegt. Es werde angenommen, daß die Welle, deren Drehzahl zu messen ist, Impulse auslöst, deren Frequenz proportional der Drehzahl ist. Man kann die Impulse dann auf eine Anordnung wirken lassen, in der sie eine bestimmte Zeit lang (die Meßzeit) gezählt werden. Dieses Zählergebnis läßt sich an einem Zähler eine bestimmte Zeit lang ablesen (Darstellzeit). Anschließend wird das Zählergebnis gelöscht, und das Zählen beginnt von neuem. Sowohl zur Ablesung als auch zur Weiterverarbeitung des Zählerergebnisses· für Regelzwecke ist es aber vorteilhaft, wenn das Ergebnis dauernd verfügbar ist und sich die Zeiger oder andere Ableseorgane nur dann bewegen, wenn sich das Ergebnis ändert.The invention described below relates to an arrangement for the continuous display of measured variables related to a time interval. Such a measured variable is, for example, the speed. For simplification the description of the invention is based on the process of speed measurement. It is assumed that the shaft, the speed of which is to be measured, triggers impulses, the frequency of which is proportional to the speed. One can then let the impulses act on an arrangement in which they are counted for a certain period of time (the measuring time). This counting result can be seen on a Read the counter for a certain period of time (display time). The counting result is then deleted, and the counting starts all over again. Both for reading and for further processing of the counter result for control purposes, however, it is advantageous if the result is permanently available and is available move the hands or other reading devices only if the result changes.

Es ist daher bereits als Lösung vorgeschlagen worden, das Verhältnis von Zählzeit zur Darstellzeit etwa 1: 20 zu wählen. Ist die Zählzeit genügend kurz und sind die Instrumente genügend träge, so läßt sich bei Zählverfahren, die das Ergebnis z. B. als Strommeßwert darstellen, dauernd ablesen. Nachteilig ist, daß die Meßzeit extrem kurz sein muß und die Instrumente recht träge ausgeführt werden müssen. Die damit erzielbare Genauigkeit ist für Regelzwecke nicht ausreichend. Solche Meßverfahren werden mit Hilfe von Anordnungen durchgeführt, in denen z. B. bistabile Röhren*- oder Transistor-Kippstufen als Dekaden zusammengeschaltet werden, die mit Strommessern ausgerüstet sind und je nach Schaltstellung den Werten 0 bis 9 entsprechende Ströme liefern.It has therefore already been proposed as a solution, the ratio of counting time to display time about 1:20 to choose. If the beat is short enough and the instruments are slow enough, so can be used in counting methods that the result z. B. represent as a current measured value, read continuously. Disadvantageous is that the measurement time must be extremely short and the instruments are designed to be quite sluggish have to. The accuracy that can be achieved with this is not sufficient for control purposes. Such measuring methods are carried out with the help of arrangements in which, for. B. bistable tubes * - or transistor flip-flops are interconnected as decades, which are equipped with ammeters and Supply currents corresponding to the values 0 to 9 depending on the switch position.

Eine Verbesserung läßt sich erzielen, wenn man die Zählzeit etwa gleich der Darstellzeit wählt, dafür aber das Instrument während der Zählzeit z. B. durch einen Schalttransistor abschaltet. Dann ergibt sich als Anzeigewert der Mittelwert des Meßwertes. Die Anforderungen an die Kürze der Zählzeit sind dann nicht mehr so hoch. Verbessern läßt sich dieses Verfahren, wenn man die Instrumente nach erfolgter Einstellung mechanisch festhält. Ebenfalls ist ein elektrisches Festhalten durch Kurzschließen einer zweiten Wicklung der Meßinstrumente nach erfolgter Einstellung möglich.An improvement can be achieved if the counting time is chosen to be approximately the same as the display time, for this but the instrument during the counting time z. B. turns off by a switching transistor. Then results The mean value of the measured value is the display value. The requirements for the shortness of the counting time are then not so high anymore. This process can be improved if the instruments are improved holds mechanically after setting. There is also electrical retention by short-circuiting a second winding of the measuring instruments is possible after setting.

Es ist auch eine Anordnung mit mehreren Registriervorrichtungen bekannt, bei der zwei je ein Zählwerk für den in einer Ableseperiode anfallenden Gesamtverbrauch und einen Höchstlastmesser auf-Anordnung zur Daueranzeige von auf ein
Zeitintervall bezogenen MeßgrößenAn arrangement with several registration devices is also known, in which two each have a counter for the total consumption occurring in a reading period and a maximum load meter on arrangement for continuous display of on
Time interval-related measured variables

Anmelder:Applicant:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1Licentia Patent-Verwaltungs-G. mb H.,
Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
ίο Dr.-Ing. Wilfried Fritzsche,
Dipl.-Ing. Hans Langheinrich,
Berlin-CharlottenburgNamed as inventor:
ίο Dr.-Ing. Wilfried Fritzsche,
Dipl.-Ing. Hans Langheinrich,
Berlin-Charlottenburg

weisende Registriervorrichtungen vorgesehen sind, die mittels einer am Ende der Ableseperiode betätigten Umschaltvorrichtung mit der Zählerachse abwechslungsweise kuppelbar sind, wobei eine selbsttätige Rückstellvorrichtung den Höchstlastzeiger der zur Einkupplung kommenden Registriervorrichtung jeweils kurz vor deren Einkupplung in die Ausgangsstellung zurückführt.
Es ist auch bekannt, daß digitale Messen von auf sehr kleine Zeitintervalle bezogenen Meßgrößen durch Zählung von durch die Meßgröße ausgelösten Impulsen unter Einsatz eines die Zeitintervalle bestimmenden Zeittaktgebers zu ermöglichen.
Ungeeignet sind aber auch diese verbesserten Verfahren, wenn man den Meßwert nicht nur zur Kenntnis nehmen, sondern auf ihm Regelvorgänge aufbauen will; denn in diesem Fall wird ein konstanter Strom gefordert, solange der Meßwert konstant ist. Ein solcher Strom tritt aber auch bei diesen Verfahren nicht auf.Pointing registration devices are provided, which can be alternately coupled to the counter axis by means of a switching device actuated at the end of the reading period, with an automatic reset device returning the maximum load indicator of the registration device coming to the coupling to the starting position shortly before it is coupled.
It is also known that it is possible to digitally measure measured variables relating to very small time intervals by counting pulses triggered by the measured variable using a clock generator which determines the time intervals.
However, these improved methods are also unsuitable if one not only wants to take note of the measured value but also wants to build control processes on it; because in this case a constant current is required as long as the measured value is constant. However, such a current does not occur in these processes either.

Diese Schwierigkeiten lassen sich mit der Anordnung zur Daueranzeige von auf ein Zeitintervall bezogenen Meßgrößen, deren Messung jeweils bei Null beginnend sich über eine vorgegebene Meßzeit erstreckt, unter Verwendung von zwei Speichern, von denen abwechselnd der eine den während der vorhergegangenen Meßzeit erreichten Wert speichert und der andere entsprechend dem in der laufenden Meßzeit gerade erreichten Wert eingestellt wird, und eines Zeittaktgebers, der die Meßzeit bestimmt und die Umschaltung und Richtung der Speicher steuert, nach der Erfindung vermeiden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß bei digitaler Messung von auf sehr kleine Zeitintervalle bezogenen Meßgrößen durch Zählung von durch die Meßgröße ausgelösten Impulsen zur Anzeige ein einziges Anzeigesystem dient, das durch den Zeittaktgeber mit demjenigenThese difficulties can be overcome with the arrangement for the continuous display of to a time interval related measurands, the measurement of which begins at zero and extends over a predetermined measuring time extends, using two memories, one of which alternates during the saves the previous measurement time and the other corresponding to the current one Measuring time just reached value is set, and a clock that determines the measuring time and the switching and direction of the memory controls, according to the invention avoid this it is characterized that in the case of digital measurement of measured variables related to very small time intervals a single display system by counting the pulses triggered by the measured variable for display purposes that serves by the clock with the one

509 568/204509 568/204

Speicher verbunden wird, der den in der vorher- gen bei rein elektronischer Ausführung im einzelnen gegangenen Meßzeit erreichten Wert speichert. Be- zu treffen sind, ist in den F i g. 2 bis 4 dargestellt,
sitzen Zähl- und Darstellzeiten gleiche Dauer, so Dem Ausführungsbeispiel liegt die Aufgabe zubedeutet das, daß ein Zählsystem immer gerade gründe, die Drehzahl eines Motors in UpM zu zählt, wenn das andere gerade anzeigt, und umge- 5 messen. Zu diesem Zweck wird die Drehzahl unter kehrt. Die für die Umschaltung erforderlichen Zeiten Zuhilfenahme einer Glühlampe und einer Lochfallen nicht störend ins Gewicht, besonders wenn man scheibe durch Lichtimpulse dargestellt. Die der elektronische Schaltglieder, vorzugsweiseTransistoren, Drehzahl proportionalen Lichtimpulse werden in für die Zählsysteme, die Umschaltmittel für die Zähl- einem Impulserzeuger in positive elektrische Im- und Darstellzeiten und die Steuerorgane verwendet. io pulse verwandelt und durch einen ImpulsverstärkerMemory is connected, which stores the value reached in the previous measuring time in detail with the purely electronic version. Are to be concerned is in the F i g. 2 to 4 shown,
If counting and display times have the same duration, then the task is to mean that a counting system is always justified to count the speed of a motor in RPM when the other is showing and to measure it. For this purpose, the speed is reversed. The times required for switching with the aid of an incandescent lamp and a hole trap are not a problem, especially when the disk is represented by light pulses. The light pulses proportional to the electronic switching elements, preferably transistors, are used in the counting systems, the switching means for the counting, a pulse generator in positive electrical display and display times and the control elements. io pulse transformed and through a pulse amplifier

Der besondere Vorteil der Anordnung nach der verstärkt. Die bisher genannten Teile sind in Erfindung besteht darin, daß das Anzeigewerk über den Zeichnungen nicht dargestellt. Die am Auseinen längeren Zeitraum konstant anzeigt, unab- gang des Impulsverstärkers auftretenden Impulse hängig davon, welches Zählwerk gerade läuft und werden über einen in Fig. 2 mit 18 bezeichwelches zur Anzeige dient. Dadurch erhält man eine 15 neten Impulsformer auf die Zähldekaden 14 bis konstante Anzeige an einem einzigen Instrument, 17 eines Zählers gegeben. Die den Stellenzahlen die sich rein äußerlich nicht von den durch Analog- des Meßergebnisses zugeordneten Zähldekaden messungen gewonnenen Anzeigeweiten unterschei- sind dabei Geräteteile, die je nach Zahl der darauf det. Durch die Erfindung wird es somit beispiels- gegebenen elektrischen Impulse Ströme bestimmter weise möglich, Drehzahlmessungen auf Impulsmes- ao Stärke durch je ein daran angeschlossenes Anzeigesungen pro Sekunde od. dgl. zurückzuführen und system in Gestalt eines Strommeßinstruments 19 dabei den Anzeigewert in gewohnter Weise nur mit bzw. 20 fließen lassen, auf dessen Skala die Ziffern 0 größerer Genauigkeit zu erhalten. bis 9 stehen. Dem Beispiel liegt dementsprechendThe particular advantage of the arrangement after the reinforced. The parts mentioned so far are in The invention consists in that the display unit is not shown above the drawings. The one at break indicates constant for a longer period of time, regardless of the impulse amplifier occurring impulses depending on which counter is currently running and are denoted by 18 via one in FIG is used for display. This gives a 15 th pulse shaper on the counting decades 14 to constant reading given on a single instrument, 17 a counter. The number of digits which, purely externally, do not differ from the counting decades assigned by analog of the measurement result The display widths obtained by measurements differ from each other, depending on the number of det. The invention thus makes electrical impulses of particular currents given by way of example wise possible, speed measurements on impulse measure- ao strength by means of an attached display per second od. The like. and system in the form of a current measuring instrument 19 Let the display value flow in the usual way only with or 20, on its scale the digits 0 to get greater accuracy. to 9 stand. The example is accordingly

Der Zeittakter, der die Meßzeit bestimmt, kann eine zweistellige Anzeige zugrunde. Gibt man mehr die Umschaltung ebenfalls steuern. Die Rückstellung 25 als neun Impulse auf eine Zähldekade, so geht die auf 0 erfolgt dann zu Beginn der neuen Zählperiode. Anzeige nach dem neunten Impuls auf Null zurück. Solange sich das Zählergebnis (die Drehzahl) nicht Die Dekade gibt einen Impuls auf die nächste Deändert, zeigen die Instrumente immer denselben kade und beginnt mit ihrer Zählung von neuem. Wert, bzw. infolge der Unsicherheit des Ergebnisses Die Zähldekaden können aber nur dann zählen, von ± einer Einheit der letzten Stelle pendelt das 30 wenn am Eingang der ersten Dekade (14 oder 16) Instrument der letzten Ziffer etwas bzw. steht auf eine entsprechende Vorspannung herrscht. Ist diese einem Zwischenwert, der aber auch gleich dem zu sehr negativ, können die positiven Impulse nicht wahrscheinlichsten Meßergebnis ist. Diese Unsicher- über die Nullinie kommen, die Dekaden zählen heit entsteht dadurch, daß ein Impuls gerade in Be- nicht. Diese Verhältnisse sind in F i g. 3 veranginn oder Ende einer Zählperiode hineinfallen kann. 35 schaulicht. In dieser Figur sind über der Zeit t dieThe clock, which determines the measuring time, can be based on a two-digit display. If you give more control the switchover as well. The reset 25 as nine pulses on a counting decade, then it goes to 0 at the beginning of the new counting period. Display returns to zero after the ninth pulse. As long as the counting result (the number of revolutions) does not change. The decade gives an impulse to the next change, the instruments always show the same decade and start counting again. Value, or as a result of the uncertainty of the result The counting decades can only count, however, the instrument oscillates from ± one unit of the last digit if something at the input of the first decade (14 or 16) of the last digit or is at a corresponding bias prevails. If this is an intermediate value, which, however, is also too negative, the positive impulses cannot be the most likely measurement result. This uncertainty - coming over the zero line, counting the decades - arises from the fact that an impulse is not in the process of being. These relationships are shown in FIG. 3 can start or end of a counting period. 35 visual light. In this figure, over time t are the

Schwierigkeiten ergeben sich, wenn das Ergebnis Impulsspannungen V für zwei verschiedene Parazwischen 9 und 0 pendelt. Dies zeigt sich z.B. meter der Vorspannung aufgetragen. Die Vorspandurch besondere Unruhe der letzten Ziffer an. Als nung liefern Torschaltungen 21 bzw. 22, die von Abhilfe für diesen Fall wird eine Ziffer, vorzugsweise einem Taktgeber 23 gesteuert und periodisch immer die Ziffer 5, voreingestellt, d. h., der Zähler zählt 40 V2 Sekunde geöffnet (niedrige Spannung an den fünf Einheiten der letzten Stelle mehr als dem wirk- ersten Zählerdekadeneingang gelegt) und dann liehen Ergebnis entspricht. Dies läßt sich z. B. durch wieder ¹Iz Sekunde geschlossen werden. Ein Halbeinen Druckknopf bewerkstelligen; vom Ergebnis ist sekundentakt wurde unter der Annahme gewählt, dann der Wert 5 vor Verwertung desselben abzu- daß die Lochscheibe hundertzwanzig Löcher hat. ziehen. Das Voreinstellen läßt sich auch durch 45 Zählt man während einer Zeit von V120 Minute selbsttätige Einrichtungen bewerkstelligen. V2 Sekunde, so wird die gemessene Drehzahl auchDifficulties arise when the result fluctuates pulse voltages V for two different para between 9 and 0. This can be seen, for example, as a meter of preload. The preload by special restlessness of the last digit. Gate circuits 21 or 22 provide the remedy for this case is a number, preferably a clock 23 controlled and periodically always the number 5, preset, that is, the counter counts 40 V2 seconds open (low voltage on the five units of the last digit more than the effective first decade counter input) and then corresponds to the borrowed result. This can be z. B. be closed again by ¹ Iz second. To accomplish a half-push button; the result is every second was chosen on the assumption that the value 5 was then used before the same, that the perforated disc has one hundred and twenty holes. draw. Presetting can also be done by counting automatic devices for a period of V120 minutes. V2 second, the measured speed is also

Um die Erfindung näher zu erläutern, wird ein gleich in UpM angezeigt. Während das Tor geschlos-In order to explain the invention in more detail, an is displayed in RPM. While the gate is closed

Ausführungsbeispiel in Einzelheiten beschrieben. sen ist und die Dekaden nicht mehr weiterzählenEmbodiment described in detail. sen and the decades no longer count

Die F i g. 1 zeigt schematisch, wie die Anordnung können, wird der Weg zu den Strommeßinstrumennach der Erfindung getroffen werden kann. An eine 50 ten, d. h. den Anzeigeinstrumenten, freigegeben, Klemme 1 wird ein elektrischer Impulsgeber ange- und diese zeigen das Ergebnis der Zählung an. Um schlossen. Je nachdem, ob eines von zwei Toren 2 nach der Erfindung eine Daueranzeige zu erreichen, oder 3 geschlossen ist, werden die Impulse auf Zähl- ist in dem Zeitintervall, in dem die Dekaden 14 und dekaden 4 und 5 oder 6 und 7 gegeben. Die Zähl- 15 (System I) nicht zählen, sondern ihr Ergebnis dekaden, die nicht mit dem Impulsgeber verbunden 55 anzeigen, das Tor 22 für die Dekaden 16 und 17 sind, sind über dann geschlossene Kontakte 8 und 9 (System II) geöffnet, und jene Dekaden zählen. Für bzw. 10 und 11 mit Anzeigeinstrumenten 12 und 12' sie ist dabei der Weg zu den Anzeigeinstrumenten verbunden. Die Steuerung der Tore und der Kon- versperrt. In der nächsten halben Sekunde aber, in takte zu den Anzeigeinstrumenten erfolgt durch der die Dekadengruppe 14 und 15—nach vorheriger einen Taktgeber 13. Er bewirkt, daß zu bestimmten, 60 Rückstellung auf 0 — erneut zählt, ist das Tor vorgebbaren Zeiten das jeweils geöffnete Tor ge- 22 geschlossen, und die Dekadengruppe 16 und 17 schlossen und das geschlossene Tor geöffnet wird. zeigt über den jetzt freigegebenen Weg zu den In-Gleichzeitig erfolgt damit eine Umschaltung der strumentenl9 und 20 ihr Zählergebnis an. Beide Kontakte zu den Anzeigeinstrumenten. Soll die Dekadengruppen haben dieselben Instrumente für Zählung in jeder Dekade immer bei Null beginnen, 65 ihre Ergebnisanzeige, sie werden nur niemals gleichso wird die Anordnung so getroffen, daß mit dem zeitig, sondern wechselseitig mit dem Instrument Schließen eines Tores gleichzeitig eine Nullstellung verbunden, so daß die Zeiger bei stets gleichbleibender Dekade erfolgt. Wie die erforderlichen Schaltun- der Frequenz bzw. Drehzahl praktisch stillstehen.The F i g. Fig. 1 shows schematically how the arrangement can be, the way to the current measuring instruments according to of the invention can be made. To a 50th, i. H. the display instruments, released, Terminal 1 is an electrical pulse generator and these show the result of the count. Around closed. Depending on whether one of two goals 2 according to the invention to achieve a permanent display, or 3 is closed, the pulses are counted in the time interval in which the decades 14 and given decades 4 and 5 or 6 and 7. The counting 15 (System I) do not count, but their result Decades that are not connected to the pulse generator 55 indicate the gate 22 for the decades 16 and 17 are open via then closed contacts 8 and 9 (system II), and those decades count. For or 10 and 11 with display instruments 12 and 12 'it is the way to the display instruments tied together. The control of the gates and the con-locked. In the next half second, however, in The clocks to the display instruments are given by the decade group 14 and 15 — after the previous one a clock 13. It causes that to certain, 60 reset to 0 - counts again, is the gate predeterminable times, the respectively opened gate is closed, and the decade groups 16 and 17 closed and the closed gate is opened. shows about the now released way to the In-Simultaneously This results in a switchover of instruments 19 and 20 to their counting result. Both Contacts to the display instruments. The decade groups should have the same instruments for Always start counting at zero in every decade, 65 your result display, they just never get the same the arrangement is made so that with the early, but alternately with the instrument Closing a gate at the same time connected a zero position, so that the pointer with always constant Decade takes place. How the required switching frequency or speed practically stand still.

Das vollständige Schaltbild einer Zähldekade mit Anzeigeinstrument und Schalttransistor zeigt F i g. 4. Sie besteht aus vier sogenannten »Flip-Flop-Stufen« (bistabilen Kippstufen) mit je zwei Transistoren 24 bis 31. Es sei zunächst nur eine Kippstufe mit den Transistoren 24 und 25 betrachtet. Die anderen Kippstufen sind entsprechend aufgebaut. Die beiden Emitter sind zusammengelegt, während je ein Kollektor über einen Widerstand 32 bzw. 33 mit der Basis des anderen Transistors verbunden ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß immer nur ein Transistor leiten kann, entweder 24 oder 25. Man sieht dies leicht ein, wenn man die Potentiale an den einzelnen Punkten betrachtet. Leitet z. B. Transistor 24, so fällt an ihm wenig Spannung ab. Folglich tritt an dem Punkt 41 nur eine kleine negative Spannung auf. Diese Spannung ist kleiner als das Emitterpotential, so daß sich eine positive Emitter-Basis-Spannung ergibt; dies bedeutet, daß der Transistor 25 sperrt. Kommt nun ein positiver Impuls auf einen Eingang 34, so wird er über zwei Dioden 35 und 36 auf die Basen der Transistoren 24 und 25 weiterlaufen. Ist Transistor 25 vorher schon gesperrt gewesen, so geschieht an ihm nichts. Anders bei Transistor 24. Hier wird die Basis einen Augenblick positiv und der Transistor dadurch einen Moment gesperrt. Damit aber verändert sich das Potential an seinem Kollektor nach negativen Werten hin, was einen negativen Impuls darstellt. Dieser negative Impuls erreicht über einen Kondensator 37 die Basis von Transistor 25, der damit leitend wird. Das Potential an dem Punkt 42 verändert sich gleichfalls, aber umgekehrt von stark negativen zu schwach negativen Werten hin, was einen positiven Impuls darstellt, der über einen Kondensator 38 an den Punkt 40 gelangt. Transistor 24 bleibt somit gesperrt, es leitet jetzt Transistor 25. Dieser Kreislauf der Potentiale an den Punkten 40-43-42-41 vollzieht sich in sehr kurzer Zeit (Größenordnung Mikrosekunde), folglich kann der nächste Impuls sehr rasch folgen. Man gelangt bis zu Frequenzen der Größenordnung MHz. Der nächste Impuls sperrt dann wieder Transistor 25 und läßt Transistor 24 leiten. Am Ausgang dieser Stufe liegt ein Kondensator 44. Die sehr raschen Potentialwechsel an Punkt 43 stellen positive und negative Impulse dar, die sich über den Kondensator 44 zum Eingang der nächsten Stufe fortpflanzen. Die negativen Impulse gelangen nicht über die Dioden, sie brauchen also nicht beachtet zu werden. Anders die positiven Impulse: Jedesmal, wenn das Potential des Punktes 43 auf weniger negative Werte kippt, also nach jedem zweiten Eingangsimpuls, entsteht an 43 ein positiver Impuls, der über den Kondensator 44 auf den Eingang der nächsten Stufe kommt. Damit kommen also aus dem Ausgang dieser Flip-Flop-Stufe halb soviel positive Impulse heraus als in den Eingang hineingelangen. Sie untersetzt demnach 2:1. Schaltet man zwei solche Stufen hintereinander, so ergibt es eine Untersetzung 4:1. Schaltet man vier Stufen hintereinander, erhält man eine Untersetzung 16:1. Um nun eine Untersetzung 10:1 zu erhalten, muß man einen Kunstgriff anwenden. Man schaltet auch vier Flip-Flop-Stufen hintereinander, muß dann aber sechs Schritte überspringen. Dann entsteht schon nach zehn Eingangsimpulsen ein Ausgangsimpuls, und nicht erst nach sechzehn. Dies läßt sich auf folgende Weise erreichen:The complete circuit diagram of a counting decade with display instrument and switching transistor is shown in FIG. 4. It consists of four so-called "flip-flop stages" (bistable multivibrators) with two transistors 24 to 31 each. First, only one multivibrator with transistors 24 and 25 is considered. The other flip-flops are designed accordingly. The two emitters are merged, while a collector is connected to the base of the other transistor via a resistor 32 or 33. In this way it is achieved that only one transistor can conduct at any one time, either 24 or 25. This is easy to see if one looks at the potentials at the individual points. Directs z. B. transistor 24, so it drops little voltage. As a result, only a small negative voltage occurs at point 41. This voltage is lower than the emitter potential, so that a positive emitter-base voltage results; this means that the transistor 25 blocks. If a positive pulse now comes to an input 34, it will continue to run through two diodes 35 and 36 to the bases of the transistors 24 and 25. If transistor 25 has already been blocked, nothing happens to it. Unlike with transistor 24. Here the base is positive for a moment and the transistor is blocked for a moment. However, this changes the potential at its collector towards negative values, which represents a negative impulse. This negative pulse reaches the base of transistor 25 via a capacitor 37, which thus becomes conductive. The potential at point 42 also changes, but vice versa, from strongly negative to weakly negative values, which represents a positive pulse which arrives at point 40 via a capacitor 38. Transistor 24 thus remains blocked, transistor 25 is now conducting. This cycle of potentials at points 40-43-42-41 takes place in a very short time (on the order of microseconds), so the next pulse can follow very quickly. You can get up to frequencies of the order of MHz. The next pulse then blocks transistor 25 again and allows transistor 24 to conduct. A capacitor 44 is located at the output of this stage. The very rapid changes in potential at point 43 represent positive and negative impulses which are propagated via the capacitor 44 to the input of the next stage. The negative impulses do not get through the diodes, so they do not need to be taken into account. The positive impulses are different: every time the potential of the point 43 changes to less negative values, i.e. after every second input impulse, a positive impulse occurs at 43 , which comes through the capacitor 44 to the input of the next stage. So half as many positive pulses come out of the output of this flip-flop stage as get into the input. It is therefore 2: 1. If you switch two such stages in a row, the result is a reduction of 4: 1. If you switch four stages in a row, you get a reduction of 16: 1. In order to get a reduction of 10: 1, you have to use a trick. You also switch four flip-flop stages one after the other, but then you have to skip six steps. Then an output pulse occurs after ten input pulses and not after sixteen. This can be achieved in the following ways:

Kippt Transistor 29 vom Zustand »nichtleitend« auf »leitend«, so entsteht am Punkt 45 ein positiver Impuls. Über Kondensator 46 und Diode 47, d. h. über eine Art Rückführung, gelangt er an die Basis des Transistors 26 und sperrt diesen wieder, der gerade erst leitend geworden war. Dadurch werden zwei Transistorstellungen unmöglich.If transistor 29 switches from the "non-conductive" to "conductive" state, a positive occurs at point 45 Pulse. Via capacitor 46 and diode 47, i. H. via a kind of regression, he arrives at the base of transistor 26 and blocks it again, which had just become conductive. This will be two transistor positions impossible.

Etwas ähnliches geschieht, wenn der Transistor 31 Something similar happens when transistor 31

, von »nichtleitend« auf »leitend« kippt. Dann gelangt, switches from "non-conductive" to "conductive". Then got there

ίο dieser positive Impuls vom Punkt 48 über einen Kondensator 49 und eine Diode 50 auf die Basis des Transistors 28 und sperrt diesen wieder. Dadurch werden weitere Transistorstellungen unmöglich. Ganz kurzzeitig war aber dabei Transistor 28 leitend gewesen, bevor er wieder auf »nichtleitend« kippte. Dies hat aber immerhin einen positiven Impuls an dem Punkt 51 zur Folge. Es müßte also eigentlich auch Transistor 26 wieder über Kondensator 46 und Diode 47 auf »nichtleitend« gestoßen werden. Um dies zu verhindern, wird zwischen 46 und 47 eine Vorspannung gegeben. Sperrt nämlich Transistor 30, so liegt an Punkt 52 ein negatives Potential von einigen Volt, was über den Widerstand 53 von einigen kß auch an dem Kondensator 46 und der Anode der Diode 47 liegt. Damit kommt der positive Impuls nicht bis zur Basis des Transistors 26 durch, da vor der Diode 47 das Potential nicht bis in den positiven Bereich kommt. Die Diode ist also undurchlässig, so daß die entsprechenden Transistor-Stellungen nicht ausfallen.ίο this positive pulse from point 48 via a capacitor 49 and a diode 50 to the base of the transistor 28 and blocks it again. This makes further transistor positions impossible. However, transistor 28 was conductive for a very short time before it switched back to "non-conductive". However, this at least results in a positive pulse at point 51. So transistor 26 should actually also be encountered "non-conductive" again via capacitor 46 and diode 47. To prevent this, a preload is applied between 46 and 47. If transistor 30 blocks, there is a negative potential of a few volts at point 52, which is also applied to capacitor 46 and the anode of diode 47 via resistor 53 of a few kΩ. The positive pulse thus does not get through to the base of the transistor 26, since the potential in front of the diode 47 does not reach the positive range. The diode is therefore impermeable, so that the corresponding transistor positions do not fail.

Die Zähldekade bewirkt nun entsprechend den Transistorstellungen verschieden große Ströme durch das Anzeigeinstrument. Dies wird wie folgt erreicht: Bei allen Schaltstellungen sind ja immer vier Transistoren leitend, niemals mehr und niemals weniger. An jeder Kippstufe liegt einer der hochohmigen Widerstände 55 bis 58 mit beispielsweise 60, 30, 30 und 15 kQ. Mit diesen Widerständen lassen sich neun verschiedene Ströme einstellen. LeitenThe counting decade now causes currents of different sizes according to the transistor settings through the display instrument. This is achieved as follows: In all switch positions there are always four transistors conducting, never more and never less. At each trigger stage there is one of the high resistance Resistors 55 to 58 with, for example, 60, 30, 30 and 15 kΩ. Leave with these resistors nine different currents arise. Conduct

z. B. die Transistoren 25, 26, 28 und 30, so herrscht am 60-kQ-Widerstand 55 eine Spannungsdifferenz von beispielsweise 9 V. An allen anderen Widerständen beträgt die Spannung OV. Durch den Widerstand 55 fließt dann ein Strom von 0,15 mA. Durch Parallelschaltung eines Widerstandes 59 zum Anzeigeinstrument, nämlich zum Milliamperemeter 54, erreicht man, daß durch dieses ein Strom von ¹Za mA fließt. Der Zeiger stellt sich damit auf die Zahl »1«. Kommt der nächste Impuls, so werden die Transistoren 24, 27, 28 und 30 leitend. Die Leitfähigkeit von Transistor 24 bewirkt einen Strom durch den 30-kß-Widerstand 56. Der Strom ist jetzt aber doppelt so groß. Der Zeiger des Anzeigeinstrumentes stellt sich also auf die Zahl »2«. Nach dem nächsten Impuls liegt sowohl am 60-kß-Widerstand 55 als auch am 30-kQ-Widerstand 56 Spannung, was bedeutet, daß jetzt der dreifache Strom fließt. Die Widerstände und Rückführungen sind also so angeordnet, daß nach jedem Impuls der Strom im Anzeigeinstrument um ¹Ai mA ansteigt. Hat eine Dekade ihre zehn Schaltstufen durchlaufen, so gibt sie in dem Augenblick, in dem sie auf den Null-Zustand zurückgeht, einen Impuls auf die nächsthöhere Dekade, in der sich das Wechselspiel wiederholt. Zur Vereinfachung des Schaltbildes sind die Schaltelemente, die nur zur Spannungsteilung dienen oder nur Wiederholungen bereits beschriebener Schaltelemente sind, nicht mit Bezugszeichen versehen.z. B. the transistors 25, 26, 28 and 30, there is a voltage difference of, for example, 9 V at the 60 kΩ resistor 55. The voltage at all other resistors is OV. A current of 0.15 mA then flows through the resistor 55. By connecting a resistor 59 in parallel to the display instrument, namely to the milliammeter 54, a current of ¹ Za mA flows through it. The pointer moves to the number "1". When the next pulse comes, the transistors 24, 27, 28 and 30 become conductive. The conductivity of transistor 24 causes a current through the 30 kΩ resistor 56. The current is now twice as large. The pointer of the display instrument is positioned on the number "2". After the next pulse there is voltage at both the 60 kΩ resistor 55 and the 30 kΩ resistor 56, which means that three times the current is now flowing. The resistors and feedback are arranged in such a way that after each pulse the current in the display instrument increases by ¹ Ai mA. Once a decade has passed through its ten switching stages, the moment it returns to the zero state, it gives an impulse to the next higher decade, in which the interplay is repeated. To simplify the circuit diagram, the switching elements that are only used for voltage division or are only repetitions of the switching elements already described are not provided with reference symbols.

Die Steuerung der Tore 21 und 22, die die Zähldekaden von Zählen auf Anzeigen und umgekehrt schalten, erfolgt durch den Taktgeber 23. Zu dem Taktgeber gehört ein Quarzoszillator 60 in F i g. 1, der beispielsweise mit 20 kHz schwingt. Diese Frequenz wird über einen Impulsformer 61 und vier dekadische Untersetzer 62 bis 65 auf eine Impulsfrequenz von 2 Hz herabgesetzt, welche dann ihrerseits die Flip-Flop-Stufe des Taktgebers kippen läßt. Die dekadischen Untersetzter können dabei entsprechend der oben beschriebenen Zähldekade aufgebaut sein. Die Schaltung der Tore 21 und 22 ist eine normale bistabile Transistor-Flip-Flop-Stufe. Eine Basis der Transistoren 66, 67 bzw. 68, 69 wird von der Flip-Flop-Stufe des Taktgebers 23 gesteuert, d. h., sie erhält entweder eine schwach oder eine stark negative Spannung, z.B. —IV oder —9V. Liegt — 1V an dem Eingang, so sperrt der Transistor 66 bzw. 68, liegt — 9 V an, so leitet er. Im ersteren Fall liegen an seinem Kollektor etwa — 9 V. Diese liegen über einen Widerstand 70 bzw. 71 aber auch am Eingang der ersten Zähldekade. Kommen nun positive Impulse, die aber kleiner als 9 V sind, vom Impulsformer an, so können sie die Spannung am ersten Dekadeneingang niemals auf positive Werte bringen; die Flip-Flop-Stufen der ersten Dekade werden also nicht zum Kippen angeregt, das »Tor ist geschlossen«. Ist der Transistor 66 bzw. 68 leitend, so liegen an seinem Kollektor und damit am Eingang der ersten Zähldekade nur etwa — 1V. Die vom Impulsformer kommenden positiven Impulse gelangen somit als positive Impulse auf die Kippstufen der Zähldekade und lassen diese kippen. Das »Tor ist geöffnet«. Das Potential der Kollektoren der Transistoren 66 und 68 liegt aber auch an den Basen der Unterbrecher-Transistoren 72 bis 75, die in den Instrumentenleitungen liegen. »Tor geöffnet« heißt somit auch gleichzeitig »Instrument gesperrt«. In diesem Fall ist die Emitter-Basis-Spannung an dem entsprechenden Transistor gesperrt, so daß während des Zählens kein Strom über die Instrumente fließen kann. Erst wenn das »Tor geschlossen« ist, sind die zugehörigen Unterbrechertransistoren leitend, und das Ergebnis der gerade erfolgten Zählung kann von den Instrumenten angezeigt werden.The control of gates 21 and 22, which change the counting decades from counting to displays and vice versa switch is carried out by the clock generator 23. The clock generator includes a crystal oscillator 60 in FIG. 1, which oscillates at 20 kHz, for example. This frequency is a pulse shaper 61 and four Decadal coasters 62 to 65 are reduced to a pulse frequency of 2 Hz, which in turn toggles the flip-flop stage of the clock. The decadal coasters can do it be structured according to the decade counting described above. The circuit of gates 21 and 22 is a normal bistable transistor flip-flop stage. A base of the transistors 66, 67 and 68, 69 becomes controlled by the flip-flop stage of the clock 23, i. that is, it receives either a weak or a strongly negative voltage, e.g. -IV or -9V. If -1V is present at the input, the transistor 66 or 68 blocks, if -9V is present, it conducts. In the first case there is about - 9 V on its collector. 71 but also at the entrance of the first counting decade. There are now positive impulses, but less than 9 V from the pulse shaper on, you can never increase the voltage at the first decade input bring positive values; the flip-flop stages of the first decade are therefore not stimulated to tip over, the "gate is closed". If the transistor 66 or 68 is conductive, they are connected to its collector and thus only about - 1V at the input of the first counting decade. The ones coming from the pulse shaper positive impulses thus arrive as positive impulses on the flip-flops of the counting decade and leave this tilt. The "gate is open". The potential of the collectors of transistors 66 and 68 is present but also at the bases of the interrupter transistors 72 to 75, which are in the instrument lines lie. "Gate open" also means "instrument locked" at the same time. In this case it is the emitter-base voltage blocked at the corresponding transistor, so that no current can flow through the instruments while counting. Only when the "gate closed" is, the associated interrupter transistors are conductive, and the result the count that has just taken place can be displayed by the instruments.

Steuert man beide Systeme wechselseitig, so erhält man eine Daueranzeige, d. h., wenn sich die Zählimpulsfrequenz nicht verändert, bleiben alle Instrumente auf demselben Wert stehen, obwohl fortwährend neu gemessen wird. Auch die Rückstellvorrichtungen, die durch 76 und 77 angedeutet sind, werden von der letzten Flip-Flop-Stufe des Taktgebers 23 gesteuert. Sie bestehen gleichfalls aus zwei Transistoren, von denen der eine im Normalzustand leitend und andere gesperrt ist. Wenn ein positiver Impuls auf die Basis des erstgenannten Transistors kommt, wird dieser kurzzeitig gesperrt. Dadurch entsteht ein negativer Impuls an der Basis des anderen Transistors. Dieser wird einen Augenblick leitend und läßt über eine Klemme78 (Fig. 4) einen positiven Impuls auf die Basen der Dekaden-Transistoren 25, 27, 29 und 31 fließen. Dadurch werden jene gesperrt; die Dekade steht damit auf Stellung 0. Die Rückstellung auf 0 kann in demselben Zeitpunkt erfolgen, in dem das Tor wieder für die neue Zählung geöffnet wird. Bevor der erste Zählimpuls die Dekade erreicht, ist die RückstellungIf you control both systems alternately, you get a permanent display, i. i.e. if the If the counting pulse frequency is not changed, all instruments remain at the same value, although is continuously re-measured. Also the reset devices indicated by 76 and 77 are controlled by the last flip-flop stage of the clock 23. They also consist of two transistors, one of which is normally conductive and the other is blocked. When a If a positive pulse comes to the base of the first-mentioned transistor, it is blocked for a short time. This creates a negative pulse at the base of the other transistor. This will be a moment conductive and leaves a terminal 78 (Fig. 4) a positive pulse to the bases of the decade transistors 25, 27, 29 and 31 flow. Through this those are blocked; the decade is thus at position 0. Resetting to 0 can be done in the same Time at which the gate is opened again for the new count. Before the first Count reaches the decade is the default

ίο auch bereits abgeschlossen.ίο also already completed.

Der Strom des Anzeigeinstrumentes der letzten Ziffer läßt sich schon als einfacher analoger Wert für das Zählergebnis für eine Regelung oder ähnliche Aufgaben weiter verwerten. Oft wird der Bereich für diesen Zweck nicht ausreichen. Man kann dann Teile oder die ganze nächsthöhere Dekade mit hinzunehmen. Es muß dann dafür gesorgt werden, daß die entsprechenden Stromwerte mit dem zehnfachen Wert in Erscheinung treten. In vielen FällenThe current of the display instrument of the last digit can already be seen as a simple analog value further use for the counting result for a regulation or similar tasks. Often the area becomes not sufficient for this purpose. You can then use parts or the entire next decade to accept. It must then be ensured that the corresponding current values with ten times Worth appearing. In many cases

ao wird die Genauigkeit dieses Stromes nicht ausreichen. Durch kleine Stromkonstanthalterschaltungen läßt sich dann der Stromwert unabhängig von Störeinflüssen mit der erforderlichen Genauigkeit einschalten. Jeder Kippstufe der höheren Dekade istao the accuracy of this current will not be sufficient. Through small current stabilizer circuits the current value can then be set independently of interfering influences with the required accuracy turn on. Each flip-flop is of the higher decade

as dann ein solches kleines Gerät zuzuordnen.as then assign such a small device.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for the permanent display of measured variables related to a time interval, their measurement starting at zero in each case extends over a predetermined measuring time, using of two memories, one of which alternates with the one during the previous measuring time saves the reached value and the other one according to the current measuring time reached value is set, and a clock that determines the measuring time and the Switching and resetting the memory controls, characterized in that with digital measurement from to very small time intervals related measured variables by counting the pulses triggered by the measured variable a single display system is used for display, which by the clock with that Memory is connected, which stores the value reached in the previous measuring time.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by electronic switching elements, preferably Transistors, for the counting systems, the switching means for counting and display times and the Control organs.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 017 701;

"Funk-Technik", No. 1, 1958, p. 10, chap. 4.2;
"Electrotechnical Journal", Edition A (ETZ-A), Vol. 78, H. 21, v. 1.11.1957, pp. 772 to 775, especially chap. "Time base".

1 sheet of drawings