DE1212588B - Elektronischer Zaehler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/22

Nummer: 1212588

Aktenzeichen: A 38178 VIII a/21 al

Anmeldetag: 24. August 1961

Auslegetag: 17. März 1966

Elektronischer Zähler

Die Erfindung betrifft eine einfache und für verschiedenartigste Zählprogramme verwendbare elektronische Zähleinrichtung, bei der zwei elektrische Impulszähler vorgesehen sind und der eine Zähler den anderen Zähler vor Abgabe eines Ausgangsimpulses löscht, falls vorgegebene Eingangsimpulskombination in den beiden Zählern vorliegen.

Häufig ist es in der Nachrichtentechnik und insbesondere in der Funkmeßtechnik notwendig, Signalimpulse zu erkennen, die sich von in der Amplitude gleich großen Störimpulsen nur durch ihre exakte Periodizität unterscheiden. Bei optimaler Dimensionierung des Nachrichtensystems ist eine weitere Verbesserung des Signal-Stör-Verhältnisses nur dann möglich, wenn man die Beobachtungszeit über mehrere Impulsperioden verlängert, d. h., wenn man die Periodizität eines Echoimpulses ausnutzt. Durch Korrelationen können dann zufällig auftretende Störimpulse ausgeschieden werden. Eine praktische Anwendung findet diese Überlegung z. B. bei den bekannten Linienspeicherröhren, in denen der Linienspeicher vom Schreibstrahl pro Impulsperiode einmal überstrichen wird. Die Anregung des Speichers erfolgt dabei durch den Schreibelektronenstrahl, die Löschung im allgemeinen durch langsames Ableiten der gespeicherten Ladung. Bei der Braunschen Röhre nutzt man den gleichen Effekt bei der Darstellung von Radarbildern aus. Die radial verlaufenden »Zeilen« werden so dicht nebeneinandergeschrieben, daß echte Zielechos den Bildschirm intensiver aufhellen als zufällige Störimpulse.

Sollen Signalimpulse in digitalen Zählschaltungen •weiterverarbeitet werden, so sind Speicher, die analog arbeiten, also z. B. auf dem Integrieren von Ladungen beruhen, weniger geeignet. Insbesondere dann, wenn in einem bestimmten Zeitintervall der Impulsperiode ein Signalimpuls erwartet wird und dieser sicher von zufälligen unregelmäßigen Störimpulsen unterschieden werden soll, sind alle bisherigen Speichermethoden zu aufwendig und störanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für Zählprogramme der eingangs beschriebenen Art geeignete, baulich einfache und zuverlässige Zähleinrichtung zu schaffen. Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einem elektronischen Zähler, bei dem zwei elektrische Impulszähler vorgesehen sind und der eine Zähler den anderen Zähler vor Abgabe eines Ausgangsimpulses löscht, falls vorgegebene Eingangsimpulskombinationen in den beiden Zählern vorliegen. Eine solche Zähleinrichtung wird erfindungsgemäß zur Lösung der vorliegenden Aufgabe in der Weise ausgebildet, daß

Anmelder:

Aktiebolaget Bofors, Bofors (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Schumacher, Patentanwalt,

Bremen, Stephanikirchenweide 19

Als Erfinder benannt:
Wolfgang Stedtnitz, Bremen

a) zwei elektrische Impulszähler, ein Meßzähler und ein Zeitzähler, vorgesehen sind und der Meßzähler einlaufende Meßimpulse zählt oder speichert, der Zeitzähler mit Zeitimpulsen, d. h. Impulsen vorgegebener Zeitfolge, gesteuert wird und den Meßzähler löscht, falls der Zeitzähler eine bestimmte Anzahl ohne Meßimpulse verlaufender Zeitimpulsperioden abgezählt hat, dagegen einen Ausgangsimpuls liefert, wenn diese bestimmte Anzahl vom Zeitzähler nicht erreicht wird und wenn der Meßzähler eine bestimmte Anzahl von Meßimpulsen seit der letzten Löschung gezählt oder eine bestimmte Impulsfolge festgestellt hat, oder daß,

b) bei bezüglich Anfang und Ende unbestimmten Zeitintervallen zwei elektrische Impulszähler, ein Meßzähler und ein Zeitzähler, vorgesehen sind und der Meßzähler einlaufende Meßimpulse zählt oder speichert, der Zeitzähler nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach dem letzten eingegangenen Meßimpuls den Meßzähler löscht, dagegen einen Ausgangsimpuls liefert, wenn dieses vorgegebene Zeitintervall vom Zeitzähler nicht erreicht wird und wenn der Meßzähler eine bestimmte Anzahl von Meßimpulsen seit der letzten Löschung gezählt oder eine bestimmte Impulsfolge festgestellt hat, oder daß,

wenn es bei der Aufzählung nicht auf bestimmte Zeitintervalle, sondern z. B. auf den Vergleich zweier Impulsfolgen ankommt,

c) zwei elektrische Impulszähler vorgesehen sind und der Eingangsimpuls des einen Zählers den anderen Zähler löscht, derart, daß jeder der beiden Zähler nur dann einen Ausgangsimpuls liefert, wenn eine vorgegebene Impulsfolge oder Impulsanzahl ohne zwischenzeitliche Löschung durch einen Eingangsimpuls des anderen Zählers eingeht.

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Vorteilhaft können die beiden Impulszähler, z. B. der Meßzähler und-der Zeitzähler, mit Speicherkernen arbeiten, wobei zusätzliche Löschwicklungen vorgesehen sind, und zwar eine Löschwicklung im Meßzähler, die vom Ausgangsimpuls des Zeitzählers erregt wird, und eine Löschwicklung im Zeitzähler, die vom Eingangsimpuls des Meßzählers erregt wird. Meßzähler und Zeitzähler können als Schieberegister aus Speicherkernen oder Transfluxoren ausgebildet sein.

Zur Erhöhung der Selektion kann der Ausgangsimpuls des Zeitzählers vor der Leistungsverstärkung über ein ZJ?-Tiefpaßfilter geführt werden, das kurze Störimpulse sperrt, die längeren Nutzimpulse dagegen durchläßt. Diese Filter werden zweckmäßig in an sich bekannter Weise den jeweils vorliegenden Ausleseprogrammen optimal angepaßt.

Der Meßzähler kann auch aus zwei oder mehr Teilzählern bestehen, welche verschiedene Eingangsimpulse erhalten und bzw. oder sich in ihrer Zählweise (Kennzahl, Verknüpfung der Ausgangswicklungen, Löscherregung od. dgl.) voneinander unterscheiden.

Die neue Zähleinrichtung läßt sich für verschiedenste Zwecke verwenden. Besonders hervorzuheben sind eine Verwendung zur Unterscheidung zwischen Störimpulsen und periodisch sich wiederholenden Echoimpulsen beim Rückstrahl-Ortungsverfahren, ferner eine Verwendung zur Feststellung des Überschreitens einer Strahlungsdichte von Korpuskularteilchen und eine Verwendung zur Unterscheidung zwischen verschiedenen vorgegebenen Impulsgruppen.

Die Erfindung sei an einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines aus Meßzähler und Zeitzähler bestehenden Impulszählers,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel zu F i g. 1 mit Kernspeichern,

F i g. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 2

F i g. 4 zeigt eine Abänderung des Impulszählers nach F i g. 1 in einem Blockschaltbild,

F i g. 5 ein mit Speicherkernen ausgerüstetes Zählwerk nach F i g. 4,

F i g. 6 eine zweite Ausführungsform eines Zählwerkes nach F i g. 4 mit Speicherkernen,

F i g. 7 das Blockschaltbild eines abgewandelten Impulszählers, z. B. zur Drehzahlregelung,

Fig. 8 einen Teil des Schaltbildes eines mit Speicherkernen arbeitenden Impulszählers nach Fig. 7,

F i g. 9 das Blockschaltbild eines mit Zeitzähler und zwei Meßimpulszählern arbeitenden Zählwerkes,

F i g. 10 das Schaltbild eines mit Speicherkernen arbeitenden Zählwerkes nach F i g. 9,

F i g. 11 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der verwendeten Speicherkerne,

F i g. 12 und 13 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Impulszähler zur Entstörung in Echolotgeräten,

F i g. 14 das Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform mit einer Verzögerungsschaltung.

Kernstück des Zählsystems sind zwei Zähler A undi?, die in ihren Funktionen gegenseitig verknüpft sind. Zähler A zählt die Impulsperioden, in denen Eingangsimpulse^i eintreffen. Der Inhalt des Zählers A wird aber vom Ausgangsimpuls B₀ des Zählers B gelöscht. Der Zähler B zählt die Impulsfolgeperioden, indem z. B. die Sendeimpulse B₁ gezählt werden. Andererseits wird der Zähler B aber von jedem Eingangsimpuls^ gelöscht. Das bedeutet, daß der Zähler B nur die Impulsperioden zählt, in denen keine Eingangsimpulse eintreffen.

Werden vom Zähler A während einer Zeit von η Impulsperioden m oder mehr Impulsperioden mit Eingangsimpulsen A₁ gezählt, so liefert der Zähler A einen oder mehrere Ausgangsimpulse A₀. Werden in der gleichen Zeit weniger als m Impulsperioden mit

ίο Eingangsimpulsen A₁ gezählt, so gibt Zähler B einen Ausgangsimpuls B₀ ab, der den Inhalt des Zählers A löscht. Die Eingangsimpulse, die bis dahin eingelaufen sind, werden somit als Störimpulse gewertet und gehen durch die Löschung des Zählers ^t verloren, so daß keine Ausgangsimpulse A₀ auftreten.

Die Zähler A und B können mit allen bekannten Zählschaltungen realisiert werden. Eine technisch besonders einfache Lösung läßt sich jedoch unter Verwendung von Kernspeichern (Rechteckferrite) ver-

ao wirklichen. Die technische Funktion des Zählsystems sei an Hand von Zählern erläutert, die als Schieberegister mit zwei Speicherkernen pro bit arbeiten. Selbstverständlich können als Zähler auch andere Schaltungen mit Kernspeichern verwendet werden,

z. B. Kernspeicher-Flip-Flops, Schieberegister mit einem Kern pro bit oder Schieberegister, die aus Transfluxoren aufgebaut sind.

F i g. 2 zeigt eine Anordnung mit Kernspeichern. Der Zähler A wird aus Ringkernen 1 bis 5, der Zähler B aus Ringkernen 6 bis 9 gebildet. Jeder Zähler stellt ein Schieberegister dar, das mit verschiedenen Stromimpulsen angesteuert wird. B₁ und B₂ symbolisieren Stromimpulse, die im Zähler B in bekannter Weise als Schiebeimpulse in Wicklungen 62, 72, 82 und 92 wirken und die periodisch mit der Impulsfrequenz folgen. Der Stromimpuls B₂ kann z. B. zeitlich mit dem Sendeimpuls eines Ortungsgeräts zusammenfallen. .B₁ darf zeitlich nicht mit B₂ zusammenfallen und darf auch nicht in der Zeit einsetzen, in der ein Eingangsimpuls A₁ erwartet werden kann.

Im Zähler A ist der Stromimpuls .B₂ als Schiebeimpuls in den Wicklungen 12 und 32 wirksam. Der Stromimpuls A₁, der Eingangsimpuls, kann drei verschiedene Aufgaben haben:

Erstens speichert er sich in Kern 1 über eine Wicklung 11 ein; der auf A₁ folgende Schiebeimpuls B₂ schiebt den gespeicherten Eingangsimpuls über die »Primärwicklung« 12 und einen »Sekundärkreis« mit Wicklungen 13 und 21 und eine dann geöffnete Schaltdiode D₁ weiter in Kern 2.

Zweitens wirkt der Eingangsimpuls A₁ als Schiebeimpuls in Kern 2 über Wicklung 22, 23 'und 31 sowie über eine Diode D₂, falls Kern 2 bereits von einem früheren, inzwischen von Kern 1 in Kern 2 weitergeschobenen Eingangsimpuls A₁ ummagnetisiert war.

Das gleiche gilt für den Kern 4 mit den entsprechenden Wicklungen 42, 43 und 51.

Drittens wirkt der Eingangsimpuls A₁ als Löschimpuls in Wicklungen 64, 74, 84 und 94. Da die Kerne 6, 7, 8 und 9 durch die Löschwicklung alle in gleicher Weise und zu gleicher Zeit magnetisiert werden, kann eine Impulsübertragung von einem Kern zum andern, wie beim Schiebeimpuls, nicht zustande kommen.

5 6

Die Arbeitsweise des ganzen Zählsystems in zeitlich beim folgenden Stromimpuls JB₁ erneut ein Ausgangsgeordneter Darstellung ist folgendermaßen: impuls A₀ induziert wird.

_{Λ T} , _ . , . „ , .., „_r ,, — . Bleiben Eingangsimpulse A₁ über zwei Impulsperio-

1. Impuls B₁ wird m Kern 6 über Wicklung 61 em- _deQ ^ _g0 ^J^ ^^ ^ ^ _z^ »^

gespeicnert. ₅ j_rdm{_{storTi emen} Löschimpuls und Zähler^ wird

2. Impuls B₂ schiebt in Kern 7. gelöscht, d. h., der Vorgang beginnt von vorn nach

3. Impuls B₁ speichert erneut in Kern 6 ein, außer- Ziffer 1 oder 6. Das kann bereits der Fall sein, bevor dem erfolgt Übertragung von Kern 7 in Kern 8. Zähler A überhaupt einen Äusgangsimpuls geliefert

4. Impuls B₂ schiebt in Kern 9 bzw. 7. hat.

5. Impuls B₁ speichert erneut in Kern 6 ein, außer- ¹⁰ . ^Fi& ³, zeigt die Löschimpulse 2?₀ und Ausgangsdem erfolgt Übertragung von Kern 7 in Kern 8, ^ιτψ^^{β A}° ^de.Vⁿ, ^F1S-² gezeigten Zählers bei verferner des Ausgangsimpulses über ein LÄ-Glied fchiedenen zeitlichen Kombinationen von Eingangsauf einen Transistor T₁. Der Kollektorstrom des impuls A₁.

Schalttransistors T₁ liefert den Stromimpuls ,B₀, . Es sei der Vollständigkeit halber erwähnt, daß der der als Löschimpuls in allen Kernen des Zählers A¹* ™^Fl f · ² f^ef ¹^ ,^{Zahler nur ei}? Ausfuhrungsbeispiel

wirkt, d. h. in den Wicklungen 14, 24, 34, 44 und f ™^{d daß de},^r ?f^{hler Ä} &»? gemein 2 m - 1 und

54 fließt der Zähler B In Kerne enthält.

— , ,. , , ii · j T^ * ι ■ λ ■ Für Löschung bzw. Anzeige gelten, wenn

Folglich gehen alle in den Kernen 1 bis 4 gespeicherten Eingangsimpulse A₁ verloren, und alle Kerne 20 m = Anzahl der Impulsperioden mit Impulsen^, werden zurück in die Ausgangsstellung 0 magnetisiert, η = Anzahl der Impulsperioden, die keine Eind. h., ein nun folgender Schiebeimpuls liefert keine gangsimpulse enthalten, Ausgangsimpulse mehr, weil er die gleiche Polung der k_{B =} Kernzahl des Zählers B, Kernwicklung durchfließt wie der Löschimpuls eine _k =-Kernzahl des Zählers A Ummagnetisierung eines Kernes also nicht stattfindet. 25

Enthält Kern 5 einen Impuls, so liefert dieser Kern ist, folgende Bedingungen:

auch bei Rückmagnetisierung über die Löschwick- Die Löschungsbedingung für den Zähler A ist lung 54 einen Ausgangsimpuls an der Wicklung 53.

Dieser Impuls hat damit das Zählsystem passiert, d. h., &b ύ 2η es wurde im Zählsystem festgestellt, daß er der erste 30 ,
Impuls einer Folge von wenigstens m = 3 Eingangsimpulsen A₁ ist und daß zwischen zwei Impulsperioden, „ ^ _?__ (_a) in denen Emgangsimpulse A₁ eintreffen, höchstens eine ~ 2 Impulsperiode hegt, in der überhaupt kein Eingangsimpuls A₁ eintrifft. 35 Die Bedingung für einen Ausgangsimpuls A₀ lautet

Der Vorgang läuft so weiter, jeder Impuls B₁ erzeugt

über den Transistor T₁ einen Löschimpuls B₀, der den ]_ζΛ <; 2m — 1

Zähler A löscht. (Im allgemeinen ist Zähler A bereits ■, ~~

gelöscht, so daß der Löschimpuls keinerlei Wirkung , , ₁

mehr hat.) 40 m ^ !z±3LiL. (b)

Trifft ein Eingangsstromimpuls A₁ ein, so ändert sich 2 die Funktion des Zählsystems wie folgt:

6. Eingangsimpuls A₁ trifft ein; Zähler B wird voll- ^{wie auch die s}P^äter beschriebenen Anwendungsfälle kommen gelöscht, der Zählvorgang muß im Zähler erkennen lassen, ist es zweckmäßig, die Funktion des erneut, wie oben beschrieben, beginnen; der Ein- « Zählsystems vom Standpunkt der Wahrscheinlichkeitsgangsimpuls wird in Kern 1 gespeichert. rechnung zu deuten.

7. Impuls B₁ hat zunächst keinen Einfluß auf m

Zähler A; für Zähler B gilt Ziffer 1. ^w = ~^J~^' w

8. Im Zähler A schiebt Impuls B₂ in Kern 2, für _5o

Zähler B gilt Ziffer 2. _{ist die re}i_ati_Ve Wahrscheinlichkeit. Zugleich läßt sich w

■ 9. Erneuter Eingangsimpuls wird in Kern 1 gespei- als die »relative Wahrscheinlichkeitsgrenze« des Zähl-

chert, ferner erfolgt Übertragung von Kern 2 in systems deuten. Nach der Löschungsbedingung (a) gilt

Kern 3; für Zähler B gilt Ziffer 6. . . k_B , ,

. ° fur das in Fi g. 2 gezeigte Zahlsystem η = -~ d. h.

iU. Wie Zitier 7. 55 ^

11. Impuls^ schiebt in Kern2, außerdem erfolgt ^{damit keine} Löschung eintritt, muß η = 1 sein. Das

Übertragung von Kern 3 in Kern 4, für Zähler B bedeutet, daß zwischen jeder Impulsperiode, die einen

gilt wieder Ziffer 2 Eingangsimpuls A₁ enthält, höchstens eine Impuls-

¹² KiSÄSSr-^—

neutes Einspeichern in Kern 1; für Zähler B gilt Ziffer 6.

_{w 0},5.

13. Der folgende Impuls B₁ schaltet Kern 5 zurück 1 + 1

und liefert an Wicklung 53 von Kern 5 einen ₆₅

Ausgangsimpuls A₀. _{wird die re}l_ative Wahrscheinhchkeitsgrenze w = 0,5

Jeder weitere Eingangsimpuls A₁ sorgt für eine erreicht oder überschritten, so wird zugleich die

weitere Übertragung von Kern 4 in Kern 5, so daß Löschungsbedingung nicht mehr erfüllt. Wird nun die

relative Wahrscheinlichkeitsgrenze außerdem so lange lungsdichte an, so wird umgekehrt gerade immer

überschritten, daß wenigstens nach (b) wieder Zähler B durch die Eingangsimpulse A₁ gelöscht, und der Zähler i? findet keine Gegelegenheit

_m _ ka-t-I mehr, einen Löschimpuls B₀ zum Löschen des Zäh-

2 ' 5 lers.4 zu erzeugen. Die Eingangsimpulse passieren

somit den Zähler^ und können dann Regeleinrich-

im vorliegenden Fall also m = 3 Impulse, den Zähler tungen oder andere Sicherheitsmaßnahmen auslösen,

passieren können, dann liefert das Zählsystem einen Erwähnt sei, daß statistische Schwankungen der Ein-

Ausgangsimpuls. gangsimpulsdichte um so besser ausgeglichen werden,

Das beschriebene Zählsystemläßt sich ganz allgemein io je mehr Kerne die Zähler A und B enthalten,
überall dort einsetzen, wo festgestellt werden soll, In den beiden genannten Anwendungsfällen ist der wann eine mittlere Wahrscheinlichkeitsgrenze anhal- unkomplizierte Aufbau, der äußerst minimale Stromtend überschritten wird. Die Anwendung wird also bei verbrauch (nur die Ummagnetisierung der'Kerne erallen Problemen liegen, die auf statistischen Abläufen fordert eine kurzzeitige Leistung), der geringe Bedarf beruhen, beispielsweise bei der Entdeckung von Echo- 15 an Einzelteilen und der geringe Platzbedarf sowie die Signalen oder bei der Ausregelung von Fehlerab- Temperaturunempfindlichkeit der Schaltung von beweichungen, die etwa als Längen-, Dicken-, Drehzahl- sonderem Vorteil. Eine gleichwertige Transistorschaloder Winkelfehler auftreten können. · tung ohne Speicherkerne würde dagegen ein Viel-

Damit der -Zähler A tatsächlich einen Ausgangs- f aches an Bauteilen, insbesondere an störungsanfälligen

impuls A₀ liefert, darf die Löschungsbedingung des 20 Bauteilen erfordern. Weitere Anwendungsmöglich-

Zählers A nicht erfüllt sein, die Bedingung für einen keiten des Zählsystems sind in der Automation und in

Ausgangsimpuls muß dagegen erfüllt sein. Aus der der Radartechnik zu sehen.

Kombination dieser beiden Bedingungen ergibt sich Die Schaltung nach Fig. 2 läßt sich nun noch in

bereits eine ganze Anzahl von verschiedenen Impuls- verschiedener Richtung modifizieren. Insbesondere für

konstellationen, die bei minimaler Eingangsimpulszahl 25 den zweiten beschriebenen Anwendungsfall kann es

noch zu einer Auslösung eines Impulses A₀ führen. Wie zweckmäßig sein, wenn nicht nur die Impulsperioden,

aus Fig. 3 ersichtlich, sind bei der Anordnung des die ein Eingangssignal enthalten, gezählt werden,

Zählsystems nach F i g. 2 allein vier Eingangsimpuls- sondern wenn die Impulse selbst gezählt werden. Dazu

konstellationen möglich, die zu einer Impulsauslösung ist es notwendig, daß jeder Eingangsimpuls alle bereits

des Zählers A führen. Werden mehr Kerne, als im 30 eingespeicherten Eingangsimpulse um einen Kern

Beispiel gezeigt, verwendet, so steigen die Kombina- weiterrücken kann. F i g. 4 und 5 bzw. 6 zeigen dafür

tionsmöglichkeiten rapide an. Die sinnvolle Anzahl der zwei Schaltbeispiele. In F i g. 4, 5 werden die beiden

Kerne richtet sich ganz nach dem Anwendungszweck notwendigen Schiebeimpulse durch vorgeschaltete

und hat sich dem übergeordneten Nachrichtensystem Kernspeicher-Flip-Flops erzeugt. In F i g. 6 ist der

anzupassen. 35 Zähler in bekannter Weise als Schieberegister mit

Das beschriebene Zählsystem ist sehr vielseitig an- einem Kern pro bit geschaltet. In diesem Fall ist für

wendbar. Aus der Fülle von Anwendungsmöglich- das ganze Schieberegister nur ein Schiebeimpuls not-

keiten sollen folgende näher beschrieben werden: wendig. Wie in F ig. 2 löscht jeder Eingangsimpuls den

Eine sehr vorteilhafte Anwendung findet das Zähl- Zähler B und jeder Ausgangsimpuls des Zählers B den

system zur digitalen" Auswertung von Echoimpulsen in 40 Zähler A.

einem Annäherungszünder. Außer gelegentlich zu Eine interessante Anwendung findet das abgewanerwartenden Störimpulsen werden keine Echos emp- delte Zählsystem nach Fig. 7 in digitalen Regelfangen, bis das Ziel so weit erreicht ist, daß Zielechos systemen. Soll z. B. die Drehzahl eines Motors gereeintreffen. Da erst eine bestimmte Anzahl von Ziel- gelt werden, so wird die Drehzahl des Motors in eine echos eingetroffen sein muß, kann man sicher sein, daß 45 Impulsfolge bestimmter Frequenz übersetzt. Dieser zufällige Störimpulse öder Echoimpulse von zu kleinen Istwert wird mit einem Sollwert in einem digitalen Zielen, die nur kurz gestreift werden, keine unbeabsich- Differenzzähler verglichen. Steigt die Drehzahl über tigte Impulsauslösung verursachen können. Ein zwi- den Sollwert, so gibt der eine Ausgang des Differenzschen Empfängerausgang und Zählereingang geschal- Zählers Impulse ab, sinkt dagegen die Drehzahl des zu teter (one-shot) Blocking-Oszülator sorgt dafür,, daß 50 regelnden Motors, so gibt der zweite Ausgang des erst Eingangsimpulse, die eine bestimmte Amplitude Differenzzählers Impulse ab. Da der elektrische Sollüberschreiten, gezählt werden. Ein solcher Oszillator wert meistens von einer stabilisierten Frequenz erst formt die eingehenden Impulse in Impulse konstanter durch Teilung abgeleitet werden muß, die ebenfalls in Stromstärke und Dauer um, wie sie zum Ansteuern der digitalen Zählern erfolgt, ergibt sich bei den meisten Kerne vorteilhaft ist. 55 Teilerverhältnissen eine etwas unstetige Impulsfolge.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung findet das Einzelne Impulse der ursprünglichen Frequenz fehlen, beschriebene Zählsystem als automatisches Warngerät damit im ganzen die gewünschte Impulszahl pro gegen zu hohe radioaktive Strahlung. Die Eingangs- Sekunde herauskommt. Diese gewisse Unstetigkeit des impulse A₁ werden in diesem Fall durch ein Geiger- Sollwertes hat zur Folge, daß ohne Zwischenschaltung Zählrohr ausgelöst. Ein in der Frequenz konstanter 60 eines ausgleichenden Gliedes die Stellgröße des Regeloder regelbarer Impulsoszillator liefert die Schiebe- systems dauernd schwanken würde. Das beschriebene impulse B₁ und B₂. Seine Frequenz ist so eingestellt, daß Zählsystem nach F i g. 7 kann diese Aufgabe des ausunterhalb einer "bestimmten Strahlungsdichte die Ein- gleichenden Gliedes übernehmen und wirkt dann gangsimpulse A₁ vom Geiger-Rohr den Zähler A nicht ähnlich wie ein Beruhigungsfilter in einem analogen .passieren können, weil wegen der zu geringen Ein- 65 Regelkreis.

gangsimpulsfolge immer wieder Löschungen des Die Impulse des Differenzzählers bei abfallender Zählers A durch einen Ausgangsimpuls des Zählers B Drehzahl werden dann beispielsweise als Eingangseintreten. Steigt jedoch die mittlere statistische Strah- impulse A₁, die Impulse bei steigender Drehzahl als

Impulse B₁ in das Zählsystem nach F i g. 7 eingegeben. Das Zählsystem liefert erst dann Ausgangsimpulse, wenn die Drehzahltoleranzgrenze kurzzeitig dauernd nach einer Seite überschritten wird. Je nachdem, ob der Zähler A oder B einen Ausgangsimpuls liefert, wird die Drehzahl in positiver oder negativer Richtung verstellt. Stimmt die Istdrehzahl mit der Solldrehzahl überein oder schwankt die Istdrehzahl geringfügig um den Sollwert bzw. setzt sich der Sollwert, wie oben beschrieben, aus einzelnen Impulsgruppen zusammen, so liefert das Zählsystem keine Ausgangsimpulse.

Kennzeichnend für das Zählsystem nach F i g. 7 bzw. 8 ist die Eigenschaft, daß alle Eingangsimpulse A₁ zugleich den Zähler B löschen und daß alle Eingangsimpulse B₁ zugleich den Zähler A löschen.

Eine stärkere Abwandlung enthält die Schaltung nach F i g. 9 bzw. 10 gegenüber der Grundschaltung nach F i g. 1 bzw. 2. In dieser Variante kann das Impulszählsystem feststellen, in welchem von zwei Nachrichtenkanälen ein Eingangssignal pro Impulsperiode, dauernd, d. h. in mehreren Impulsperioden zuerst eintrifft.

Die Blockelemente dieses erweiterten Impulszählsystems haben die gleiche Anordnung wie in Fi g. 1, der Zähler ./I ist jetzt jedoch zweimal vorhanden, A_x und Ay. Außerdem ist die Einspeisung der Signalstromimpulse Ax₁ und Ay₁ etwas anders, wie die Schaltung in Fig. 9.und 10 zeigt. ·

Im Zähler A_x wirkt der Eingangsimpuls A_X1 wie der Eingangsimpuls A₁ in F i g. 1 und 2, speichert also in Kern 1 des Zählers A_x ein und löscht Zähler B. Außerdem fungiert der Eingangsimpuls A_X1 noch als Schiebeimpuls im Zähler Ay, ersetzt dort also den in jeder Impulsperiode kommenden Schiebeimpuls B₂ der Fig. 2. Analoge Aufgaben hat der Eingangsimpuls Ay₁ im Zähler Ay bzw. A_x.

Es sei angenommen, daß je eine Impulsserie an den Eingängen der Zähler A_x und A_y einläuft; die Impulse A_X1 sollen zeitlich etwas vor den Impulsen A_yi liegen. Die Eingangsimpulse A_X1 werden also jeweils im Zähler A_x eingespeichert und vom folgenden Eingangsimpuls A_yi in den zweiten oder nächsten geradzahligen Kern weitergeschoben.

Der Eingangsimpuls A_n wurde außerdem in den ersten Kern des Zählers Ay eingespeichert, allerdings fehlt in der gleichen Impulsperiode ein Schiebeimpuls, um ihn in den zweiten oder nächsten geradzahligen Kern zu schieben. Erfindungsgemäß soll aber nur der Zähler A_x nach einer Impulsserie von m Eingangsimpulsen in beiden Kanälen Ausgangsimpulse A_xo liefern, falls die Impulse A_x den Impulsen A_y zeitlich in jeder Impulsperiode, voraus liegen. Mit Hilfe einer weiteren Wicklung W_X1B bis W_XiB, Wy₁₅ bis W_yi5, die allen Kernen der Zähler A_x und A_y gemeinsam ist und von einem Stromimpuls gespeist wird, der periodisch mit der Impulsfolgefrequenz nach Ende der Empfangsperiode erfolgt, werden die Zähler teilweise gelöscht. Die eingespeicherten Impulse gehen aber nur dann verloren, wenn sie im ersten oder einem anderen ungeradzahligen Kern stecken. Das ist immer dann der Fall, wenn sie durch einen Impuls eingespeichert wurden, der nicht mehr in einen geradzahligen Kern geschoben werden konnte, weil der einspeichernde Impuls zugleich der letzte in der Impulsperiode war. Die unterschiedliche. Wirkung dieser besonderen Löschwicklung wird durch entsprechende Dimensionierung der Wicklungen auf den

einzelnen Kernen erzielt. Die näheren Zusammenhänge seien an Hand der Hysteresiskurve eines¹ Speicherkerns erläutert.

Zuerst sollen die magnetischen Vorgänge im ersten Kern des Zählers A_x erklärt werden. Es sei angenommen, daß der Impuls A_X1 vor dem Impuls A_yi liegt. Der Impuls A_X1 erzeugt im Kern 1 eine magnetische Feldstärke

\H_X1\ =

λ = Kernkonstante

Der Kern magnetisiert von seinem Ruhezustand B- (I) über (II) nach (III) um (Fi g. 11). Nach Impulsende bleibt die Remanenzinduktion B+ im; Kern zurück.

Der Impuls Ay₁ erzeugt eine Feldstärke

¹Vl

I_yiw_ ' λ

Die Wicklung ist so gepolt, daß der Kern 1 in seinem Ruhestand von B₊ über (V), (VI) magnetisiert wird. Es bleibt die Remanenzinduktion B- (I) nach Impulsende zurück. Während des Ummagnetisierens entsteht an der Ausgangswicklung W_X1- eine Spannung

άΦ

die so- gerichtet ist, daß die Diode zum Kern 2 leitend wird. Der von der Spannung e_w getriebene Dipdenstrom Jd reicht aus, um den Kern 2 umzumagnetisieren:

Id w

H₊\ g \H_D\ =

Der Impuls ist im Kern 2 gespeichert, - Damit ist der Empfangszyklus beendet, es- folgt am Ende der Impulsperiode der Teillöschimpuls, der im Kern X die magnetische Feldstärke Hl erzeugt. Da Kein 1 bereits im Ruhestand B- ist, hat er dort keine Wirkung.

Die geradzahligen Kerne sind jedoch nur mit der halben Windungszahl der Teillöschwicklung der ungeradzahh'gen Kerne bewickelt, die Feldstärke im. Kern 2 erreicht daher nur den Wert V₂ Hl. Diese Feldstärke reicht für sich allein nicht aus, um Kern 2 umzumagnetisieren. Der Impuls bleibt weiterhin in Kern 2 gespeichert, bis er durch den nächsten Eingangsimpuls A_X1 in Kern 3, von da durch einen weiteren Eingangsimpuls Ay₁ in Kern 4 usw. geschoben wird.

Im Zähler Ay führte der erste Impuls A_X1 zu keiner Wirkung, weil er in Richtung des Ruhezustands magnetisiert, der ohnehin· durch. die vergangenen Impulse der Löschwicklungen Vi^₁₄ bis Wy₄₅ vorhanden' ist.

Der erste Impuls Ay₁ wirkte allerdings als Einspeicherung in den ersten Kern des Zählers Ay, d. h.,. der Kern erhielt die Remanenz B₊. Der folgende Teillöschimpuls besorgt in diesem Kern die Rückmagnetisierung, weil die Feldstärke Hl wirksam

65' wird. Die Diode überträgt dann wieder einen Strom,, der im zweiten Kern eine Feldstärke Hd = H₊ erzeugt. Die Teillöschfeldstärke V₂ Hl in diesem. Kern wirkt' aber der Feldstärke Hd entgegen, so daß der zweite

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Kern nicht ummagnetisiert wird» Die Information ist damit im Zähler A_u verlorengegangen. Der Vorgang wiederholt sich bei allen weiteren Eingangsimpulsen, falls. Ax_x zeitlich vor A_n liegt,'Liegt dagegen ~A_m vor A_X1, so vertauschen sich die Rollen von A_x und Ay, weil beide.Zähler völlig gleichartig aufgebaut sind. Fallen die Impulse Ax₁ und Ay₁ zeitlich zusammen, so kann keine Übertragung von einem Kern zum anderen zustande kommen, es treten keine Ausgangsimpulse auf. Ist einmal Ax_x, einmal A_yi der erste Impuls im raschen Wöchsel, so liefert das Zählsystem ebenfalls keinen Ausgangsimpuls, weil die eingespeicherten Impulse dann immer wieder durch die Teillöschimpulse gelöscht werden. Der Zähler B hat die gleiche Funktion wie im System nach F i g. 1 und 2, d, h., die Zähler A_x und Ay werden vom Ausgangs* impuls des Zählers B geteilt, wenn nach einer bestimmten Zeit keine Eingangsimpulse mehr eintreffen.

Anwendbar ist das Zählsystem nach Fig. 9, 10 z. B. als aktiver oder passiver Richtungspeiler. Sendet beim Aktiwerf ahren ein Sender einen Impuls aus, der als direkter oder reflektierter Impuls von zwei Empfängern E₁ und E₂' empfangen wird und deren Antennen einen Abstandd (Fig. 12) voneinander haben, so ist die Laufwegdifferenz

Δ S = d ύ

Darin ist

φ = Ablagewinkel,
B = Basis der Antennen,
y — Ausbreitungsgeschwindigkeit,
Δ t = Zeitdifferenz zwischen den Impulsen.

Mit Δ S = ν Δ t ergibt sich

= arcsm-

= arcsm·

νΔί

ψηιίη

V Δ

35

4Q

für kleine Winkel 95.

Der auflösbare Winkel ist um so kleiner, je kleiner die Ausbreitungsgeschwindigkeit und je größer die Basis ist. Der Wert t_mi_n ist praktisch als Kernkonstänte gegeben und liegt in der Größenordnung von 2 μ. j. Bei Schallwellen ist eine sehr gute Winkel· auflösung möglich.

Zweckmäßigerweise wird das hochfrequente Empfangssignal zuerst gleichgerichtet und dann differenziert, so daß der Gleichstrompegel abgetrennt wird. Das differenzierte Signal in jedem Kanal löst dann einen" BlocMng-Oszillator' aus, der den Eingangsstromimpuls Ax_x bzw. A_vx liefert,

Als passive Peilanlage zum Empfang eines Rauschspektrums - einer Störquelle können die Zähler A_x und Ay zu Korrelationen herangezogen werden. Da man in diesem Falle nicht von einer Impulsfolgefrequenz sprechen kann, müssen die Teillöschimpulse vom Signal selbst abgeleitet werden (F ig. 13 und 14). Per Teillöschimpuls setzt um die Zeit T₁ verzögert nach ,einem Empfangsimpuls ein. Der Empfangssignalpegel soll gerade so groß sein, daß höchstens ejn Blockingimpuls- durch eine Rauschspitze in der 65, Z^eit.Ji. ausgelöst wird. Da in beiden Kanälen, das gleiche Signal empfangen wird, so wird auch in beiden Kanälen je ein Biocking-pszillator ausgelöst, ,-.- , .

Die Fig,- 13a zeigt ein gleichgerichtetes Rauschsignal am Ausgang des EmpfängersX₁.. V ig. .13b zeigt'.däs differenzierte Rauschsignal Z₁, Fig._; 13c das Signal Y_x. Fig. 134 und 13e zeigen die „aus? gelösten" Blockingimpuise, die zugleich Eingangs.: impulse Α_χχ und Ay_x des Zählsystems sind. F i g. 13f zeigt schließlich, die Teillöschimpulse,, die. jeweils u_m die Zeit T₁ verzögert, nach einer Blqckingaüslösung erzeugt werden. . . ■--,.. \

Claims (9)

-"- --, Patentansprüche:· -

1. Elektronischer Zähler, bei dem zwei elek-. trische Impulszähler vorgesehen sind und der eine Zähler den anderen Zähler vor Abgabe eines Ausgangsimpulses löscht, falls vorgegebene Eingangsimpuls-Kombinationen in den beiden Zählern vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zwei elektrische Impulszähler, ein Meßzähler (A) und ein Zeitzähler (B), vorgesehen sind und der Meßzähler (A) einlaufende Meßimpulse (^₁) zählt oder speichert, der Zeitzähler (B) mit Zeitimpulsen (B₁, B^), d. h. Impulsen vorgegebener Zeitfolge, gesteuert wird und den Meßzähler (A) löscht, falls der Zeitzähler (B) eine bestimmte Anzahl (ή) ohne Meßimpulse (A₁) verlaufender Zeitimpulsperioden abgezählt hat, dagegen einen Ausgangsimpuls (A₀) liefert, wenn diese bestimmte Anzahl vom Zeitzähler (B) nicht erreicht wird und wenn der Meßzähler (A) eine bestimmte Anzahl (m) von Meßimpulsen (^₁) seit der letzten Löschung gezählt oder eine bestimmte Impulsfolge festgestellt hat, oder daß

b) zwei elektrische Impulszähler, ein Meßzähler (A) und ein Zeitzähler. (B), vorgesehen sind und der Meßzähler (A) einlaufende Meßimpulse (A₁) zählt oder speichert, der Zeitzähler (B) nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach dem letzten eingegangenen Meßimpuls den Meßzähler löscht, dagegen einen Ausgangsimpuls (^₀) liefert, wenn dieses vorgegebene Zeitintervall vom Zeitzähler (B) nicht erreicht wird und wenn der Meßzähler (A) eine bestimmte Anzahl (m) von Meßimpulsen seit der letzten Löschung gezählt oder eine bestimmte Impulsfolge festgestellt hat, oder daß

c) zwei elektrische Impulszähler (.4, B) vorgesehen sind, und der Eingangsimpuls (A_x und JB₁) des einen Zählers (A oder B) den anderen Zähler (B oder A) löscht, derart, daß jeder der beiden Zähler (A, B) nur dann einen Aüsgangsimpuls (A₀ und B₀) liefert, wenn eine vorgegebene Impulsfolge öder Impulsanzahl ohne zwischenzeitliche Löschung durch einen Eingangsimpuls des,- anderen" Zählers eingeht <Fig. 7). --■"-_ .-..-■--

- 2. Zähler nach Anspruch Γ, dadurch gekennzeichnet,. daß Meßzähler (4) und Zeitzähler (B) mit Speicherkernen (1 bis 5. und 6 bis 9) arbeiten, wobei zusätzlich LöscfrwicHungen vorgesehen sind, und zwar eine Löschwicklung (14, 24, 34,. 44, 54) im:Meßzähler (.4), die;vom Ausgansimpüls (S₀) des Zeitzählers .(B) erregt ^wjrd, und, eine Lös_ch-

wicklung (64, 74, 84, 94) im Zeitzähler (B), die vom Emgangsimpuls (^i₁) des Meßzählers (A) erregt wird (F i g.

2).

3. Zähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Meßzähler (A) und Zeitzähler (B) als Schieberegister aus Speicherkernen oder Transfluxoren ausgebildet sind (F i g. 2).

4. Zähler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsimpuls (B₀) des Zeitzählers (B) vor der Leistungsverstärkung ein LR -Tiefpaßfilter passiert, das kurze Störimpulse sperrt, die längeren Nutzimpulse dagegen durchläßt (F i g. 2).

5. Zähler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßzähler aus zwei oder mehr Teilzählern (A_x, A_y) besteht, welche verschiedene Eingangsimpulse (A_X1 und A_n) erhalten und/oder sich in ihrer Zählweise (Kennzahl, Verknüpfung der Ausgangswicklungen, Löscherregung oder dergleichen) voneinander unter- so scheiden (Fig. 9 bis 14).

6. Zähler nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Unterscheidung zwischen Störimpulsen und periodisch sich wiederholenden Echoimpulsen beim Rückstrahl-Ortungsverfahren (F i g. 12, 13, 14).

7. Zähler nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Feststellung des Überschreitens einer Strahlungsdichte von Korpuskularteilchen.

8. Zähler nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Unterscheidung zwischen verschiedenen vorgegebenen Impulsgruppen.

9. Zähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Meßzähler (A) und Zeitzähler (B) aus einem oder mehreren Kernspeicher-Flip-Flops aufgebaut sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1036 921.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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