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Elektronische Auswahlschaltung In Anlagen, bei denen wahlweise Zusammenschaltung
verschiedener Einrichtungen erfolgt und von denen Femmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen
und elektronische Rechenmaschinen zu den bekanntesten zählen, kehrt stets die Aufgabe
wieder, aus einer Mehrzahl von Einrichtungen, die für den gewünschten Verwendungszweck
zur Verfügung stehen, eine momentan verfügbare auszuwählen. Derartige Einrichtungen
können beispielsweise in Femsprechanlagen für den Verbindungsaufbau unmittelbar
benötigte Wahlstufen oder zentrale Einrichtungen wie Markierer oder Register oder
in Rechenmaschinen beispielsweise Speicher der verschiedensten Art sein und übermitteln
der die Wahl treffenden Einrichtung dauernd ihren momentanen Belegungszustand in
zweckmäßiger Form.
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Aufgaben dieser Art wurden bisher zum größten Teil durch elektromechanische
Suchwähler, die als Wähler mit bewegbarem Einstellghed oder als Relaiswähler ausgebildet
sind, gelöst. Da der Arbeitsgeschwindigkeit derartiger Suchwähler infolge der zu
bewegenden Massen und der dafür aufzubringenden Leistung relativ enge Grenzen gesetzt
sind, wurden nun schon verschiedene Wege eingeschlagen, die elektromechanischen
Wähler durch praktisch trägheitslos arbeitende Einrichtungen zu ersetzen. In Verfolgung
dieses Zieles wurde der Wähler bereits durch eine Kathodenstrahlröhre ersetzt, die
zwar hohe Arbeitsgeschwindigkeit besitzt, zu ihrer Steuerung jedoch großen Aufwand
benötigt und deren Ausgänge überdies für die meisten Anwendungsfälle zu hohen Innenwiderstand
haben. Günstiger bezüglich Aufwand und Leistungsabgabe sind die durch das Patent
974 525 bekanntgewordenen Anordnungen, bei denen die gewählte Einrichtung
jeweils durch Erregung eines ihr zugeordneten Relais mittels einer zu diesem Zweck
gezündeten Kaltkathodenröhre bezeichnet wird. Während bei der einen dieser Anordnungen
auf Grund deren Eigentümlichkeit das Ergebnis eines jeden Wählvorganges auf statistischen
Gesetzmäßigkeiten von Gasentladungen beruht, die eine in den meisten Anwendungsfällen
erforderliche definierte Belegungsreihenfolge ausschließen, wird eine solche Belegungsreihenfolge
bei einer anderen Anordnung durch in den einzelnen Wählerstufen vorgesehene Integrierglieder,
die von Stufe zu Stufe unterschiedliche Zeitkonstanten besitzen, erzwungen. Ebenfalls
mit fester Belegungsreihenfolge arbeitet ein elektronischer Wähler, der durch das
Patent 975 471 bekanntgeworden ist. Dieser Wähler bedient sich eines Impulses,
der als Anreiz der ersten Wählerstufe zugeführt wird und dann der Reihe nach von
jeder Wählerstufe, deren zugeordnete Einrichtung bereits belegt ist, regeneriert
und zur folgenden Wählerstufe weitergegeben wird, bis er in der ersten, einer noch
freien Einrichtung zugeordneten Wählerstufe den zur Bezeichnung erforderlichen Schaltvorgang
bewirkt.
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Ein typisches Merkmal der vorstehend genannten Anordnungen, soweit
sie die im allgemeinen unerläßliche definierte Belegungsreihenfolge gewährleisten,
ist darin zu erkennen, daß die Prüfung der einzelnen, an den Wähler angeschlossenen
Einrichtungen stets in einer zeitlichen Reihenfolge durchgeführt wird, derzufolge
eine Einrichtung nach der anderen geprüft wird. In dieser Hinsicht können diese
Anordnungen als elektronische Nachbildungen mechanischer Drehwähler betrachtet werden,
die bekanntlich auf Grund ihrer Konstruktion gezwungen sind, eine Einrichtung nach
der anderen zu prüfen und deren freier Lauf dementsprechend eine zeitliche Folge
einzelner Prüfvorgänge umfaßt, bei denen jeweils eine einzige Einrichtung auf ihren
Belegungszustand geprüft wird. Die Stillsetzung eines derartigen Wählers und damit
die Beendigung seines Prüflaufes geschieht auf der ersten, also zeitlich am frühesten
erreichten, mit Freipotential versehenen Lamelle. Wenn auch die genannten elektronischen
Suchwähler auf Grund des Fehlens mechanisch bewegter und damit trägheitsbehafteter
Teile bereits mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeiten, so haftet ihnen doch, aus
der Analogie zum mechanischen Drehwähler herrührend, untrennbar die Eigenschaft
an, daß die zur Durchführung eines Wählvorganges benötigte Zeit nicht in allen Fällen
konstant ist, sondern von der Lage der ersten freien Einrichtung in der Reihe sämtlicher
Einrichtungen abhängt und um so länger dauert, je weiter diese vom Nullpunkt
des Wählers,
also von dem Punkt, von dem aus der Prüfvorgang anläuft,
entfernt ist.
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Es wurde nun als Aufgabe betrachtet, eine Anordnung zu schaffen, die
sich unter Ausnutzung aller durch die Verwendung elektronischer Mittel gegebenen
Vorteile von der Analogie zum Drehwähler freimacht und durch Verwendung eines neuen
Grundgedankens für jeden möglichen Wählvorgang stets die gleiche Zeit benötigt,
unabhängig davon, welche Stelle in der Reihenfolge sämtlicher Einrichtungen die
durch den Wählvorgang schließlich bezeichnete Einrichtung einnimmt. Diese Zeit sollte
außerdem den kleinstmöglichen Wert annehmen und dieses Verhalten mit möglichst geringem
Aufwand erreicht werden. Diese Aufgabe wird von der in der folgenden Beschreibung
erläuterten elektronischen Auswahlschaltung gelöst.
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Diese elektronische Auswahlschaltung ist in eine der Zahl der über
sie erreichbaren Einrichtungen entsprechende Zahl von Stufen unterteilt, wobei jede
Einrichtung der ihr zugeordneten Stufe ein Potential überträgt, das entsprechend
den beiden möglichen Zuständen, in denen sich jede Einrichtung befinden kann, nämlich
Frei- und Belegtzustand, zwei verschiedene Werte annehmen kann und außerdem ein
weiteres Potential, das stets den Komplementärwert des erstgenannten Potentials
besitzt, also mit diesem zusammen stets eine ungefähr konstante Summe bildet. Zur
Bezeichnung derjenigen Einrichtung, die bei beliebiger Kombination der Frei- und
Belegtzustände aller Einrichtungen als in einer durch die Anordnung festgelegten
Reihenfolge erste der ihr zugeordneten Stufe der Auswahlschaltung Freipotential
zuführt, wird als Ergebnis eines Wählvorganges dieses Freipotential zum zur Bezeichnung
der gewählten Einrichtung dienenden Ausgang dieser Stufe durchgeschaltet und damit
der gewählten Einrichtung zugeführt.
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Die folgenden Merkmale sind für diese elektronische Auswahlschaltung
kennzeichnend. Die Auswahlschaltung enthält eine Kettenschaltung, deren in den Stufen
individuell enthaltenen Mittel bezüglich ihrer übertragungseigenschaften richtungsabhängig
sind. Diese Kettenschaltung versetzt jede Stufe, der die zugehörige Einrichtung
die ihren Freizustand anzeigenden Potentialwerte zuführt, in die Lage, bei den ihr
in der Reihenfolge folgenden Stufen, denen von ihren zugehörigen Einrichtungen ebenfalls
die deren Freizustand anzeigenden Potentialwerte zugeführt werden, eine zu einer
Bezeichnung führende Durchschaltung des Zustandspotentials zu verhindern, und zwar
auch dann, wenn Stufen dazwischen liegen, denen von ihren zugehörigen Einrichtungen
die deren Belegtzustand anzeigenden Potentialwerte zugeführt werden. Jede Einrichtung
führt ihre beiden Potentiale der Kettenschaltung über entkoppelnde Mittel zu. Außerdem
enthält die Auswahlschaltung in jeder Stufe weitere Mittel, die nur dann die Abgabe
eines zur Bezeichnung der durch einen Wählvorgang bestimmten Einrichtung dienenden
Potentials ermöglichen, wenn der dieser Einrichtung zugeordneten Stufe die den Freizustand
anzeigenden Potentiale zugeführt werden.
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Schaltungsanordnungen von diesen Gedanken verwirklichenden elektronischen
Auswahlschaltungen werden als Ausführungsbeispiele in der folgenden Beschreibung
an Hand der Figuren erläutert. Im einzelnen zeigt F i g. 1 eine Auswahlschaltung
mit stets von einem festen Nullpunkt ausgehender Bezeichnungsreihenfolge, F i
g. 2 eine Auswahlschaltung mit von einem willkürlich festlegbaren Nullpunkt
ausgehender Bezeichnungsreihenfolge und F i g. 3 eine Abwandlung in den Stufen
der Auswahlschaltungen.
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Die Darstellung wird in sämtlichen Figuren auf ein für das Verständnis
ausreichendes Maß begrenzt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß weder das erfindungsgemäße
Prinzip, noch die als Ausführungsbeispiele gewählten Anordnungen eine Beschränkung
der Stufenzahl der Auswahlschaltung und damit der Zahl der an die Auswahlschaltung
angeschlossenen Einrichtungen in einem bei üblicher Anwendung gegebenen Rahmen bedingen.
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Zur Anzeige ihres momentanen Belegungszustandes führt jede Einrichtung
der ihr zugeordneten Stufe der Auswahlschaltung dauernd zwei Potentiale zu, die
sich stets zu einer ungefähr konstanten Summe ergänzen. Bei Freizustand besitzt
dabei das den Belegungszustand anzeigende Zustandspotential einen höheren positiven
Wert als das zugehörige Komplementärpotential, während sich bei Belegtzustand die
beiden Werte vertauschen. Da in den einzelnen Stufen und im Zusammenwirken der Stufen
immer nur Potentialdifferenzen wirksam sind und ausgewertet werden, bestehen bezüglich
der absoluten Werte dieser Potentiale keine einschränkenden Bedingungen. Die absoluten
Werte können damit für alle Stufen gemeinsam entsprechend den äußeren Bedingungen
festgelegt werden, unter denen die Auswahlschaltung zu arbeiten hat und die von
den an die Auswahlschaltung angeschalteten Einrichtungen gestellt werden. Zur Abgabe
komplementärer Potentiale bieten sich die verschiedensten Anordnungen an, aus deren
Fülle nur die als Inverter bekannten Anordnungen und Umschaltekontakte als Beispiele
genannt werden sollen. Ein näheres Eingehen darauf erübrigt sich, da diese Anordnungen
überdies außerhalb des Rahmens der Erfindung liegen. Zur Bezeichnung der durch einen
Wählvorgang bestimmten Einrichtungen führt die Auswahlschaltung dieser Einrichtung
ein Bezeichnungspotential zu, dessen Wert etwa gleich dem des Zustandspotentials
bei Freizustand einer Einrichtung ist, während die restlichen Ausgänge der Auswahlschaltung
ein Potential besitzen, das etwa gleich dem Wert des Komplementärpotentials bei
freier Einrichtung ist. Dementsprechend wird also der zu bezeichnenden Einrichtung
ein höheres positives Potential zugeführt als den übrigen.
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Als die Kettenschaltung bildende und bezüglich ihrer übertragungseigenschaften
richtungsabhängige Mittel sind in den Ausführungsbeispielen Richtleiter verwendet;
ebenso dienen Richtleiter als entkoppelnde Mittel zur Zuführung der von den Einrichtungen
zur Kettenschaltung abgegebenen Potentiale.
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F i g. 1 zeigt eine Auswahlschaltung mit von einem festen Nullpunkt
ausgehender Bezeichnungsreihenfolge. Es sind dabei nur die ersten drei Stufen und
die letzte Stufe dargestellt. Da die erste und die letzte Stufe bezüglich ihres
Aufbaus von den übrigen Stufen abweichen, wird zunächst der Aufbau erläutert, der
der zweiten bis vorletzten Stufe zugrunde liegt.
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Jede dieser Stufen besitzt einen Speisungseingang sl, der zur Zuführung
des den momentanen Belegungszustand der zugehörigen Einrichtung anzeigenden
Zustandspotentials
dient, und einen Steuereingang s2, -über den von der zugehörigen Einrichtung das
Komplementärpotential zugeführt wird. Im weiteren gehören zu jeder Stufe ein Koppeleingang
kl, über den die Verbindung mit der vorhergehenden Stufe und ein Koppelausgang
k2, über den die Verbindung mit der folgenden Stufe hergestellt wird. Der
Koppelausgang k2 ist über je einen Richtleiter Gl und G2 an
den Koppeleingang kl bzw. den Steuereingang s 2 geschaltet, wobei die Anoden dieser
beiden Richtleiter am Koppelausgang liegen. Der Koppeleingang kl ist außerdem mit
dem Speisungseingangs 1 mittels einer Reihenschaltung aus einem Richtleiter
G 3 und einem Widerstand R verbunden, wobei die Kathode dieses Richtleiters
G3 an Koppeleingang kl liegt. Außerdem sind jeweils an den Speisungseingang
s 1 und an den Koppeleingang k 1
die beiden Eingänge einer Koinzidenzschaltung
K geschaltet, deren Ausgang jeweils den Ausgang b ... m
der betreffenden
Stufe bildet und über den der zugehörigen Einrichtung gegebenenfalls das Bezeichnungspotential
zugeführt wird. Als solche Koinzidenzschaltungen können verschiedene bekannte Anordnungen
eingesetzt werden. Besonders einfach und vorteilhaft ist im vorliegenden Fall eine
aus einem Widerstand und einem Richtleiter bestehende Anordnung, bei der beispielsweise
der den Widerstand enthaltende Zweig an den Koppeleingang kl und der den Richtleiter
enthaltende Zweig an den Speisungseingang s 1 geschaltet sind, während
der Verbindungspunkt dieser beiden Elemente den Ausgang dieser Koinzidenzschaltung
K und damit den Ausgang der betreffenden Stufe bildet.
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Abweichungen von diesem Aufbau zeigen die erste und die letzte Stufe
der Auswahlschaltung. Die erste Stufe besitzt nur einen Speisungseingang s la und
einen Steuereingang s2a sowie einen Koppelausgang k2a und einen Bezeichnungsausgang
a, wobei Speisungseingang und Bezeichnungsausgang durch einen Widerstand Ra und
Steuereingang und Koppelausgang durch einen mit seiner Anode an den Koppelausgang
geschalteten Richtleiter G2a verbunden sind. Die letzte Stufe dagegen besitzt nur
einen Speisungseingang sln, einen Koppeleingang kln und einen Bezeichnungsausgangn,
wobei die letztgenannten beiden Anschlüsse untereinander unmittelbar und mit dem
Speisungseingang mittels eines Widerstandes Rn verbunden sind.
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Die Zusammenschaltung der einzelnen Stufen mit vorstehend beschriebenem
Aufbau erfolgt so, daß der Koppeleingang kl jeder Stufe an den Koppelausgang
k2 der vorhergehenden Stufe geschaltet ist. Damit bilden die Richtleiter
Gl eine Kettenschaltung, die sich von der ersten bis zur letzten Stufe erstreckt.
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Die Wirkungsweise der vorstehend anordnungsmäßig erläuterten Auswahlschaltung
soll im folgenden an Hand typischer Betriebsfälle erläutert werden. Es wird zunächst
der Fall angenommen, daß nur die erste und die zweite Einrichtung frei sind, während
alle übrigen bereits belegt sind.
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Dieser Belegungszustand kommt in der Weise zum Ausdruck, daß die den
Speisungseingängen sla und s2a der ersten und der zweiten Stufe zugeführten Potentiale
einen hohen positiven Wert und dementsprechend die den Steuereingängen s2a
und s2b der beiden Stufen zugeführten Komplementärpotentiale einen niedrigen
Wert besitzen. Umgekehrt liegen die Potentialwerte bei sämtlichen übrigen Stufen,
bei denen entsprechend dem Belegtzustand der zugeordneten Einrichtungen die Speisungseingänge
slc ...
sln niedriges und die Steuereingänge s2c ... s2n hohes Potential
führen. Die verschiedenen der Auswahlschaltung zugeführten Potentiale unterliegen
nun in dieser ganz verschiedenen Verhältnissen.
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Das dem Speisungseingang s 1 a der ersten Stufe
zugeführte hohe Potential gelangt, wenn, wie vorausgesetzt, der Widerstandswert
des an den Bezeichnungsausgang a geschalteten Verbrauchers groß gegenüber dem Widerstandswert
des Widerstandes Ra ist, mit nur geringer Absenkung zum Bezeichnungsausgang
a und bewirkt die Bezeichnung der dieser ersten Stufe zugeordneten Einrichtung.
Dementsprechend darf am Bezeichnungsausgang b der zweiten Stufe kein hohes
Potential auftreten, obwohl deren Speisungseingang s 1 b hohes Potential
zugeführt wird. Die dazu erforderliche Absenkung wird durch das niedrige Steuerpotential,
das dem Steuereingang s 2 a der ersten Stufe zugeführt und über den Koppeleingang
k 1 b der zweiten Stufe übermittelt wird, dadurch bewirkt, daß es
die beiden Richtleiter G 2 a und G 3 b durchlässig macht.
Ist nun der Innenwiderstand der das Steuerpotential liefernden Quelle hinreichend
klein gegenüber dem Widerstandswert des Widerstandes Rb, so erfährt das dem Speisungseingang
slb zugeführte hohe Potential unter dem Einfluß des Widerstandes Rb eine so starke
Absenkung, daß der Koppeleingangklb der zweiten Stufe annähernd das niedrige Potential
des Steuereinganges s2a der ersten Stufe besitzt. Auf diesem niedrigen Potential
liegt nun auch der an den Koppeleingang klb geschaltete eine Eingang der Koinzidenzschaltung
Kb, während deren zweiter Eingang, der an den Speisungseingangslb geschaltet ist,
dessen hohes Potential besitzt. Da bei der bezüglich ihres Aufbaues an früherer
Stelle erläuterten Koinzidenzschaltung deren Ausgangspotential stets etwa gleich
dem niedrigeren der den beiden Eingängen zugeführten Potentiale ist, so nimmt der
Ausäangb der zweiten Stufe, der ja mit dem Ausgang der KoinzidenzschaltungKb identisch
ist, das niedrige Potential des Koppeleingangesklb dieser Stufe, oder, was diesem
gleich ist, das niedrige Potential des Steuereingangess2a der ersten Stufe an. Bei
der dritten Stufe, deren zugeordnete Einrichtung als bereits belegt angenommen wurde,
besitzt der Speisungseingangslc niedriges und der Steuereingang s 2 c hohes
Potential. Da bei diesen Potentialverhältnissen der Richtleiter G
2 c sperrend wirkt, kann das hohe Potential des Steuereinganges s
2 c keinen nennenswerten Einfluß auf das Potential des Koppeleinganges
k 1 c der dritten Stufe ausüben, das damit nur durch die niedrigen,
am Steuereingang s 2 b und am Speisungseingang s 1 c
liegenden Potentiale bestimmt wird und damit deren Wert annimmt. Demzufolge wird
den beiden Eingängen der Koinzidenzschaltung Kc der dritten Stufe nur das niedrige
Potential zugeführt, das damit auch am Ausgang c der dritten Stufe auftritt. Da
auch, dem angenommenen Betriebsfall zufolge, dem Steuereingang s 1 d
der (in F i g. 1 nicht dargestellten) vierten Stufe niedriges Potential zugeführt
wird, wirkt auch in dieser Hinsicht der Richtleiter G2c sperrend, womit in der vierten
Stufe die gleichen Potentialverhältnisse vorliegen wie in der dritten Stufe. Gleiches
gilt auch für sämtliche folgenden Stufen, womit also, wie es für
Eindeutigkeit
des Resultates eines Auswahlvorganges unerläßlich ist, nur am Ausgang a der ersten
Stufe ein hohes, zur Bezeichnung dienendes Potential auftritt. Dieses Beispiel läßt
zunächst die Sperrung der Durchschaltung eines hohen, dem Speisungseingang zugeführten
Potentials zum Bezeichnungsausgang anschaulich werden, die dann eintritt, wenn sich
vor der betrachteten Stufe eine weitere Stufe befindet, deren zugehörige Einrichtung
noch frei ist, wobei im angenommenen Falle diese beiden, mit den Freizustand anzeigenden
Potentialen versehenen Stufen unmittelbar aufeinanderfolgen.
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Zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise soll nun der Fall betrachtet
werden, daß nur die dritte Einrichtung noch frei ist, während alle übrigen bereits
belegt sind. Dementsprechend wird nur dem Speisungseingangslc hohes und nur dem
Steuereingangs2c niedriges Potential zugeführt, während bei allen übrigen Stufen
eingangsseitig die umgekehrten Potentialverhältnisse vorliegen.
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Der Bezeichnungsausgang a der ersten Stufe besitzt auf Grund seiner
in ihrer übertragungsfähigkeit nicht beeinflußbaren Anschaltung an den Speisungseingang
sla stets dessen Potential, das im vorliegenden Fall den niedrigen Wert besitzt
und daher für eine Bezeichnung der ersten Einrichtung ungeeignet ist. Bei der dritten
Stufe besitzt der Speisungseingang slc hohes und der Steuereingangs2c niedriges
Potential. Da auch die Steuereingänge s 2 b und s 2 a hohes
Potential führen und ein zu einer Absenkung führender Einfluß des niedrigen, am
Steuereingang s 1 b der zweiten Stufe liegenden Potentials durch die
sperrende Wirkung des Richtleiters G 3 b ausgeschlossen ist, kann
nach dieser Seite hin, also über die Richtleiter G2b, Glb und G2a, keine
Absenkung des vom Speisungseingangslc dem Koppeleingangklc mitgeteilten hohen Potentials
erfolgen, während nach der anderen Seite hin der Richtleiter G 1 c
eine solche Absenkung durch das niedrige Potential des Steuereinganges s
2 c verhindert, da er auf Grund der an ihm liegenden Potentialdifferenz sperrt.
Damit besitzen auch die beiden Eingänge der KoinzidenzschaltungKe hohes Potential,
das demzufolge auch am Bezeichnungsausgang c auftritt und eine Bezeichnung der dieser
Stufe zugeordneten dritten Einrichtung bewirkt. Der RichtleiterG3b vervollkommnet
dabei die an sich schon eine Absenkung stark verkleinernde Wirkung des Widerstandes
Rb. Bei der zweiten Stufe besitzt im angenommenen Betriebsfall der Speisungseingang
s 1 b niedriges und der Steuereingang s2b hohes Potential. Für sich
betrachtet würde damit den beiden Eingängen der Koinzidenzschaltung Kb niedriges
Potential zugeführt werden. Diese Potentialverhältnisse erfahren jedoch durch die
folgende dritte Stufe insofern eine Änderung, als sich das hohe, an deren Koppeleingang
k 1 c liegende Potential dem ganzen, sich von diesem aus in die vorhergehenden
Stufen erstreckenden Teil der Kettenschaltung, die bis zum Koppelausgang k2a der
ersten Stufe reicht, mitteilt. Dementsprechend wird dieses hohe Potential auch dem
an den Koppeleingang k 1 b der zweiten Stufe angeschalteten Eingang
deren Koinzidenzschaltung Kb übermittelt, dessen Potential in den bisher betrachteten
Fällen stets entweder durch das Zustandspotential der eigenen Stufe oder das Komplementärpotential
einer vorhergehenden Stufe bestimmt worden war. Wäre nun der Bezeichnungsausgang
b dieser Stufe unmittelbar an deren Koppeleingang klb angeschaltet, so würde
auch er, ebenso wie der Ausgang c der dritten Stufe, das hohe, zu einer Bezeichnung
führende Potential erhalten, womit eine Doppelbelegung gegeben wäre. Diese Möglichkeit
würde eine praktische Verwendbarkeit der Auswahlschaltung in fast allen Fällen ausschließen.
Derartige Doppelbelegungen werden jedoch durch den Einbau der Koinzidenzschaltungen
K verhindert. Wenn auch der eine, an den Koppeleingangklb geschaltete Eingang der
KoinzidenzschaltungKb das hohe, von einer folgenden Stufe gelieferte Potential dieses
Teils der Kettenschaltung erhält, so wird der andere Eingang dieser Koinzidenzschaltung
durch die sperrende Wirkung des Richtleiters G 3 b nach wie vor auf
dem niedrigen Potential des Speisungseinganges s 1 b gehalten, womit
auch ein Ansteigen des Potentials des Bezeichnungsausganges b auf einen zu
einer Bezeichnung führenden Wert verhindert wird. Die Aufgabe der Koinzidenzschaltungen
läßt sich damit so darstellen, daß ein Bezeichnungspotential nur dann abgegeben
wird, wenn auch der zum betreffenden Bezeichnungsausgang gehörende Speisungseingang
das hohe, den Freizustand der zugeordneten Einrichtung anzeigende Potential führt.
Dieses Beispiel läßt erkennen, auf welche Weise die der ersten freien Einrichtung
zugehörige, bezüglich ihrer Wirkung an sich beeinflußbare Stufe tatsächlich unbeeinflußt
bleibt und ihre an sich zu Doppelbelegungen führende Einwirkung auf vorhergehende
Stufen in diesen unwirksam gemacht wird.
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Schließlich soll nun noch der Fall betrachtet werden, daß die erste
und die dritte Einrichtung frei und alle übrigen belegt sind. Diesem Zustand entsprechend
werden den Speisungseingängen sla und s1c hohe Potentiale und den Steuereingängen
s2a und s2c niedrige Potentiale von den zugehörigen Einrichtungen zugeführt, während
an den Eingängen aller übrigen Stufen die umgekehrten Potentiale liegen. Nachdem
die bei Durchschaltung eines hohen, dem Speisungseingang einer Stufe zugeführten
Zustandspotentials zum Bezeichnungsausgang vorliegenden Verhältnisse in den vorhergehenden
Beispielen hinreichend dargelegt wurden, kann sich die Erläuterung hier auf die
Unterdrückung der Abgabe eines Bezeichnungspotentials in der dritten Stufe beschränken.
Diese Wirkung wird durch das dem Steuereingang s 2 a der ersten Stufe zugeführte
niedrige Potential erreicht. Für das dem Speisungseingang slc der dritten Stufe
zugeführte hohe Potential ergibt sich über die Richtleiter G3c, Glb und G2a unter
dem Einfluß des WiderstandesRe die in Verbindung mit dem ersten Betriebsfall bereits
erläuterte Absenkung, wobei wegen des hohen Widerstandswertes dieses Widerstandes
Re und des kleinen Innenwiderstandes der an den Steuereingang s 2 a angeschalteten
Spannungsquelle die Kettenschaltung aus den Richtleitern GI annähernd das
niedrige Potential erhält, das dem Speisungseingang einer Stufe im Falle des Belegtzustandes
der zugehörigen Einrichtung zugeführt wird. Die hohen Potentiale, die die Steuereingänge
s2 der zweiten und der auf die dritte Stufe folgenden Stufen besitzen, üben wegen
der sperrenden Wirkung der betreffenden Richtleiter G2 keinen nennenswerten
Einfluß auf das Potential der Kettenschaltung aus. Dieses Beispiel zeigt, daß auch
dann, wenn die an der Abgabe einer Bezeichnungsspannung zu hindernde Stufe nicht
unmittelbar
auf die eine Bezeichnung durchführende Stufe folgt,
durch die in Richtung der Reihenfolge wirkende Beeinflussung der einzelnen Stufen
sichergestellt ist, daß nur, wie gefordert, am Ausgang der der ersten freien Einrichtung
zugeordneten Stufe ein Bezeichnungspotential auftritt.
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Aus der Tatsache, daß bei der ersten Stufe eine passive Beeinflussung
durch eine vorhergehende Stufe und bei der letzten Stufe eine aktive Beeinflussung
einer folgenden Stufe nicht gegeben ist, erklären sich ohne weiteres die anordnungsmäßigen
Vereinfachungen dieser beiden Stufen.
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Zusammenfassend läßt sich die Wirkungsweise der Auswahlschaltung so
darstellen, daß eine Stufe nur dann ein Bezeichnungspotential abgibt, wenn das ihrem
Speisungseingang zugeführte Zustandspotential und die Komplementärpotentiale sämtlicher
vorhergehenden Stufen den hohen Wert besitzen, wobei durch die Polung der Richtleiter
Gl festgelegt ist, welche Stufen als vorhergehende zu betrachten sind. Diejenige
Stufe, deren Koppeleingang k 1 nicht beschaltet ist, ist dadurch als in der
Reihenfolge der Stufen erste gekennzeichnet. Ihr entspricht bei Berücksichtigung
der bereits aufgezeigten prinzipiellen Unterschiede zwischen mechanischem Drehwähler
und elektronischer Auswahlschaltung die erste auf die Nullstellung folgende Lamelle
eines mechanischen Drehwählers mit fester Nullstellung. An die Stelle der Nullstellung
tritt bei der elektronischen Auswahlschaltung der Nullpunkt, der damit stets vor
der ersten Stufe liegend zu denken ist. Von ihm aus wird stets die Bezeichnungsreih#enfolge
gerechnet. Unter »erster« Einrichtung ist bei der Auswahlschaltung entsprechend
dem Gegensatz zum mechanischen Drehwähler oder dem mit einem von Stufe zu Stufe
durchlaufenden Impuls arbeitenden elektronischen Wähler nicht die in einem zeitlich
ablaufenden Vorgang wie Drehen eines Wählerannes oder stufenweise Weitergabe eines
Impulses zuerst erreichte Stufe, sondern die dem Nullpunkt anordnungsmäßig am nächsten
liegende Stufe zu verstehen.
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Bei der Auswahlschaltung nach F i g. 1 liegt auf Grund der
festen Zusammenschaltung der Stufen und der damit möglichen abweichenden Ausbildung
der ersten und der letzten Stufe der Bezeichnungsreihenfolge stets ein fester Nullpunkt
zugrunde. Da immer die dem Nullpunkt am nächsten liegende freie Einrichtung bezeichnet
wird, ergibt sich damit eine in Richtung der Bezeichnungsreihenfolge abnehmende
Belegungshäufigkeit. Gleiche Belegungshäufigkeit für alle Einrichtungen kann dadurch
erreicht werden, daß der Nullpunkt keine feste Lage in der Auswahlschaltung annimmt,
sondern mit jedem Belegungsversuch um eine Stufe vorrückt, da auf diese Weise die
Bezeichnungsreihenfolge laufend zyklisch geändert wird.
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F i g. 2 zeigt eine Auswahlschaltung mit von einem willkürlich
festlegbaren Nullpunkt ausgehender Bezeichnungsreihenfolge. Während bei der Auswahlschaltung
mit festem Nullpunkt jede Stufe ihren Platz in der Belegungsreihenfolge fest beibehält,
womit bei der ersten und letzten Stufe anordnungsmäßige Vereinfachungen möglich
sind, kann bei der Auswahlschaltung mit willkürlich festlegbarem Nullpunkt jede
Stufe jede Stelle in der Bezeichnungsreihenfolge einnehmen. Dementsprechend sind
sämtliche Stufen untereinander gleich ausgebildet. Im weiteren ist die Kettenschaltung
zu einer Riugschaltung erweitert in der Weise, daß bei sämtlichen Stufen der Koppeleingang
k 1 an den Koppelausgang k2 der vorhergehenden Stufe unter Zwischenschaltung
je eines Kontaktest geschaltet ist, wobei für die erste Stufe die letzte als vorhergehende
gilt. Von diesen Kontaktent ist stets einer geöffnet, wodurch die Ringschaltung
an dieser Stelle aufgetrennt ist und die auf diesen geöffneten Kontakt in Richtung
der Bezeichnungsreihenfolge folgende Stufe bezüglich der Abgabe eines Bezeichnungspotentials
nicht beeinflußt werden kann. Damit ist die auf den geöffneten Kontakt folgende
Stufe als in der Bezeichnungsreihenfolge erste gekennzeichnet, und die Lage des
geöffneten Kontaktes t entspricht der Lage des Nullpunktes. Bezüglich ihrer Wirkungsweise
gleicht diese Auswahlschaltung in vollem Umfang der bereits erläuterten Anordnung
nach F i g. 1. Zur Steuerung der Kontakte t ist ein eigener Speicher erforder-Ech,
in dem die jeweilige Lage des Nullpunktes von > Belegung zu Belegung festgehalten
wird. Entsprechend dem stufenweisen Vorrücken des Nullpunktes kann als Speicher
vorteilhaft - eine Relaiszählkette Verwendung finden, die nach jedem Wählvorgang
weitergeschaltet wird. Da derartige Speicher für sich bereits bekannt sind oder
vorgeschlagen wurden und überdies nicht zum Gegenstand der Erfindung gehören, erübrigt
es sich, auf ihren Aufbau und Betrieb näher einzugehen. Selbstverständlich ist es
auch möglich, an Stelle des bisher erwähnten stufenweisen Vorrückens des Nullpunktes
der Kontaktbetätigung ein beliebiges anderes Schema zugrunde zu legen.
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Wie aus der Erläuterung der Wirkungsweise der elektronischen Auswahlschaltung
hervorgeht, hat die Sperrung der Durchschaltung eines hohen Zustandspotentials zum
zugehörigen Bezeichnungsausgang zur Voraussetzung, daß einer vorhergehenden Stufe
ein niedriges Komplementärpotential zugeführt wird. In Abhängigkeit von den in den
einzelnen Einrichtungen vorgesehenen, die Abgabe des Zustands- und des Komplementärpotentials
steuernden Mitteln können zwei Fälle eintreten, in denen die genannte Voraussetzung
besondere Maßnahmen zur Verhinderung von Doppelbelegungen erforderlich macht, wenn
in den Einrichtungen zur Auswertung zugeführter Bezeichnungspotentiale sehr schnell
ansprechende Mittel vorgesehen sind. Einer der beiden Fälle liegt dann vor, wenn
sämtliche Einrichtungen auf einen ihnen gemeinsam zugeführten, einen Wählvorgang
auslösenden Anreiz hin den ihnen zugeordneten Stufen der Auswahlschaltung jeweils
das Zustands- und das Komplementärpotential mit den Werten übermitteln, die jeweils
ihrem momentanen Belegungszustand entsprechen und wegen unterschiedlicher Ansprechzeiten
der die Höhe der Potentiale steuernden Mittel in den Einrichtungen diese übermittlung
nicht bei allen Stufen gleichzeitig erfolgt. Sind beispielsweise die zweite und,
dritte Einrichtung frei und erfolgt diese übermittlung bei der zweiten Stufe etwas
später als bei der dritten, so tritt zunächst am Bezeichnungsausgang der dritten
Stufe ein Bezeichnungspotential auf, das bei erfolgender Zustandsübermittlung der
zweiten Stufe wieder verschwindet, während das am Ausgang der zweiten Stufe verspätet
auftretende Bezeichnungspotential bleibt. Wenn nun die Ansprechzeit des in der dritten
Einrichtung befindlichen, die Zuführung des Bezeichnungspotentials auswertenden
Mittels kleiner ist als diese mögliche Verspätung, so werden durch einen Wählvorgang
nacheinander die
dritte und die zweite Einrichtung belegt, womit
eine Doppelbelegung gegeben ist. Es handelt sich also uni den Fall, daß verschiedene
Einrichtungen nicht gleichzeitig ihre Potentiale der Auswahlschaltung übermitteln.
Der zweite Fall liegt dann vor, wenn Unterschiede in den Ansprechzeiten zwar nicht
zwischen den die Höhe der abgegebenen Potentiale steuernden Mitteln verschiedener
Einrichtungen auftreten, aber in einer Einrichtung bei Freizustand die Abgabe des
hohen Zustandspotentials früher erfolgt als die Abgabe des niedrigen Komplementärpotentials.
Auch in diesem Fall wird das ursprünglich auftretende Bezeichnungspotential einer
Stufe nachträglich wieder abgesenkt.
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F i g. 3 zeigt an Hand einer einzelnen Stufe j eine
Abwandlung, die bei allen Stufen a ... n der Auswahlschaltung vorzusehen
ist, wenn einer der beiden vorstehend genannten Fälle auftreten kann. Diese Abwandlung
besteht darin, daß der Speisungseingang s Ij dieser Stufe durch einen Kondensator
Q kapazitiv belastet ist. Dieser Kondensator Ci bildet zusammen mit dem Innenwiderstand
der in der zugehörigen Einrichtung befindlichen Quelle, die dem Speisungseingangslj
das Zustandspotential zuführt, eine Integrierschaltung, die den Anstieg des Zustandspotentials
etwas verlangsamt. Damit erreicht auch das am Bezeichnungsausgang j dieser
Stufe auftretende Bezeichnungspotential etwas später die Höhe, die für eine Bezeichnung
der zugehörigen Einrichtung erforderlich ist, während die Absenkung des dem Steuereingangs2j
dieser Stufe zugeführten Komplementärpotentials nach wie vor unverzögert bleibt
und damit auch in sämtlichen folgenden Stufen unverzögert wirksam wird. Wenn die
durch den zusätzlichen Kondensator Cj bewirkte Verzögerung mindestens gleich der
größtmöglichen Verspätung der Zustandsübermittlung oder der Abgabe des niedrigen
Komplementärpotentials einer Stufe gewählt ist, sind Doppelbelegungen der vorstehend
genannten Art ausgeschlossen. Falls die zur Abgabe des Zustandspotentials dienende
Quelle in jeder Einrichtung einen sehr niedrigen Innenwiderstand besitzt, ist es
zweckmäßig, den Kondensator Ci nicht an den Speisungseingang slj, sondern an die
Verbindung zwischen Widerstand Rj und Richtleiter G 3 j anzuschalten,
da dann der Widerstandswert dieses Widerstandes Rj für die Zeitkonstante mitbestimmend
wird und der Kondensator Ci damit eine wesentlich kleinere Kapazität erhalten kann.
Im allgemeinen können die Zeitkonstanten der Integrierglieder bei geeigneter Wahl
der in den Einrichtungen befindlichen Spannungsquellen sehr klein gehalten werden,
so daß keine nennenswerte Verzögerung bei der Abgabe eines Bezeichnungspotentials
auftritt und die hohe Arbeitsgeschwindigkeit der Auswahlschaltung keine nennenswerte
Einbuße erleidet.
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Abschließend kann noch eine Angabe gemacht werden über den Innenwiderstand
der in den Einrichtungen befindlichen Quellen für die Zustands-und Komplementärpotentiale
und die damit zusammenhängende Frage, welche der bekannten Koinzidenzschaltungen
für die Stufen der Auswahlschaltung gewählt wird. Die in vorstehender Beschreibung
bereits anordnungsmäßig angeführte, aus einem Widerstand und einem Richtleiter bestehende
Koinzidenzschaltung arbeitet dann am besten, wenn die Quelle für das Zustandspotential
bei Abgabe des niedrigen Potentialwertes einen Innenwiderstand besitzt, der klein
gegenüber dem Widerstandswert eines Widerstandes R ist. Mit ansteigendem Innenwiderstand
erhöht sich auch das Ausgangspotential von Stufen, denen hohes Zustandspotential
zugeführt wird, das dann aber durch das niedrige Komplementärpotential einer vorhergehenden
Stufe abgesenkt wird. Da diese Erhöhung des am Ausgang auftretenden Potentials jedoch
in praktisch vorkommenden Fällen stets in sehr bescheidenen Grenzen bleibt und immer
nur einen Bruchteil der Potentialerhöhung darstellt, die bei Abgabe eines Bezeichnungspotentials
auftritt, erfährt auch in diesen Fällen der Anwendungsbereich der Auswahlschaltung
keine Einengung. Wenn die beiden Zweige der Koinzidenzschaltung, nämlich Widerstand
und Richtleiter, vertauscht werden, so bleibt der bei Abgabe des hohen Zustandspotentials
wirksame Innenwiderstand ohne Einfluß; an seiner Stelle wird dann der Innenwiderstand
wirksam, den die Quelle für das Komplementärpotential bei Abgabe des niedrigen Potentials
besitzt. Dieser Innenwiderstand ist immer möglichst klein im Verhältnis zum Widerstandswert
der Widerstände R zu wählen. Solange diese Quelle kein niedriges Potential abgibt,
kann ihr Innenwiderstand beliebig groß sein. In gleicher Weise unterliegt der Innenwiderstand
der das Zustandspotential abgebenden Quelle bei Abgabe des niedrigen Potentialwertes
dann keinen Bedingungen, wenn der vorstehend bezeichnete Aufbau der aus Widerstand
und Richtleiter gebildeten Koinzidenzschaltung gewählt wird. Die Widerstandswerte
der Widerstände R sind stets unter Berücksichtigung der bei Abgabe des hohen Potentials
wirksamen Innenwiderstände der Quelle für die Zustandspotentiale zu wählen. Der
in F i g. 1 in der ersten Wählerstufe dargestellte Widerstand Ra, der an
sich für die Funktion der Auswahlschaltung ohne Bedeutung ist, hat lediglich die
Aufgabe, die Belastbarkeit des Bezeichnungspotentials der ersten Stufe der Belastbarkeit
der übrigen Bezeichnungspotentiale anzupassen.