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Zur automatischen Steuerung eines Flugzeuges dient eine Anlage, die
auf Grund von fest eingestellten oder durch Funk übermittelten Kurswerten die notwendigen
Verstellungen des Seiten-, Quer- und Höhenruders vornimmt. Diese »Autopilot« genannte
Anlage errechnet auf Grund der vorgegebenen Kurswerte sowie der im Flugzeug gemessenen
Zustandswerte (Kompaßwinkel, Fluglage, Höhe, Geschwindigkeit) die erforderlichen
Korrektursignale, die über entsprechende Verstärker die Servomotoren der Ruder betätigen.
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Bei der Flugregelung durch den Autopiloten kann, wie in F i g. 1 dargestellt,
der Kurs durch Kompaßvorwahl, durch Funknavigation LOC/VOR bzw. nach dem Gleitwegsystem
vorgegeben werden.
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Bei der Kompaßvorwahl wird durch Handeinstellung eines Drehknopfes
am Kursabweichunganzeiger der gewünschte Kurs auf einer Kompaßrose eingestellt.
Durch die gleichzeitige Verstellung eines vom Kompaßübertragungssystem gespeisten
Drehmelders entsteht ein Wechselspannungssignal, das nach Betrag und Phase die Größe
und die Richtung der Kurswinkelabweichung darstellt. Dieses Signal kann damit unmittelbar
zur Kurskorrektur verwendet werden.
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LOC und VOR sind Flugleitsysteme, bei denen durch UKW Funkleitstrahlen
gebildet werden. LOC (Landekurssender) dient zum Anflug von Flughäfen entlang einem
Leitstrahl, während VOR (VHF Drehfunkfeuer) den Flug auf Luftstraßen entlang den
Leitstrahlen ermöglicht. Der LOC/VOR-Empfänger im Flugzeug bildet Gleichspannungen,
deren Höhe und Polarität die Positionsabweichungen von Leitstrahl nach Größe und
Richtung angibt.
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Zur automatischen Steuerung muß dieses Signal im Autopilot mit dem
augenblicklichen Kurssignal kombiniert werden. Durch Umsetzung des Gleichspannungs-
in ein Wechselspannungssignal in einer Modulatorstufe mit nachfolgendem Vergleich
mit dem Kompaßsignal erhält man ein Wechselspannungssignal, das in Betrag und Phase
die Größe und Richtung der Kursabweichung vom Leitstrahl darstellt. Dieses Signal
dient zur Betätigung des Querruders.
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Das Gleitwegsystem dient zum unmittelbaren Anflug eines Flughafens
bis zum Aufsetzen des Flugzeuges. Der Gleitwegleitstrahl führt das Flugzeug unter
einem Winkel von 2,5° herunter. Die Ausgangssignale des Gleitwegempfängers sind,
wie beim LOC/VOR-System, Gleichspannungssignale, die in Wechselspaunungssignale
umgesetzt und zur Betätigung des Höhenruders dienen.
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Die von Meßgeräten bestimmten Werte über Fluglage, Kurs, Flughöhe
und Fluggeschwindigkeit werden durch Drehmelder übertragen. Damit liegen die Meßwertsignale
für den Autopiloten als Wechselspannungssignale vor, deren Amplituden und Phasen
die Meßwerte nach Größe und Richtung abbilden.
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Aufgabe des Autopiloten ist die ständige Bildung von Verstellwerten
für die Ruder, um die vorgegebenen Kurswerte einzuhalten. Hierzu sind im allgemeinen
wegen der gegenseitigen Abhängigkeit der einzelnen Steuerungsfunktionen spezielle
Rechenaufgaben zu lösen. Hinzu kommt die Notwendigkeit, die Steuerung des Flugzeuges
ruck- und pendelfrei durchzuführen. Alle diese Rechenaufgaben werden mit Wechselspannungssignalen
nach den Prinzipien der Analogrechentechnik gelöst, wobei folgende Operationen ausgeführt
werden müssen: Signalumsetzung (Modulation und Demodulation), Signalformung (Glättung,
Filterung, Begrenzung), Summation und Integration von Signalen, Signalumschaltung
(Synchronisation und Verriegelung).
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Das Ergebnis dieser Rechenoperation sind Stellsignale für die Servomotoren
der Ruder. die im Verstärker des Autopiloten gewonnen werden. Durch Rückmeldung
der Ruderstellungen an den Regelverstärker durch Synchros ergeben sich analog arbeitende
Lageregelkreise mit hoher Verstellgenauigkeit.
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Im Hinblick auf die geforderte hohe Flugsicherheit muß der iin vorstehenden
beschriebene bekannte Autopilot einwandfrei arbeiten. Zur Kontrolle des fehlerfreien
Arbeitens eines Autopiloten während des Flugbetriebes ist es bekannt, ein überwachungsgerät
vorzusehen, das die Verstellwerte mit Bezugswerten vergleicht und bei unzulässigen
Abweichungen die automatische Steuerung ausschaltet (USA.-Patentschrift 2 859 005).
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Es ist auch eine Prüfeinrichtung bekannt, die den Autopiloten außerhalb
des Flugbetriebes, d. h. stationär, regelmäßig im Rahmen des Wartungsdienstes auf
einwandfreie Funktion überprüft. Zu diesem Zweck ist die Prüfeinrichtung so aufgebaut,
daß in der Prüfeinrichtung, vorgegeben durch ein Prüfprogramm, Signale erzeugt werden,
die als simulierte Kurs- und Flugzeugzustandswerte den betreffenden Eingängen des
Autopiloten in charakteristischen Kombinationen zugeführt werden, wobei die Prüfeinrichtung,
mit dem Ausgang des Autopiloten verbunden, die auf Grund der Eingabewerte auftretenden
Ausgangssignale mißt, mit auf dem Prüfprogramm vorgegebenen auf Grund der eingegebenen
Signale zu erwartenden Ausgabewerte vergleicht und bei Abweichungen eine Anzeigevorrichtung
od. dgl betätigt. Der Ablauf der Prüfung erfolgt schrittweise durch Aneinanderreihen
einzelner Prüfvorgänge, deren zeitliche Folge durch das Prüfprogramm festgelegt
ist, das auf mindestens einem Programmträger gespeichert ist, in dem die einzustellenden
Eingabewerte, die zu erwartenden Ausgabewerte und zusätzliche Angaben zur Steuerung
des Prüfablaufs zeilenweise auf dem Programmträger numerisch gespeichert sind. Gemäß
der Erfindung sind zwei getrennte Programmträger vorgesehen, von denen der eine
(Träger I) jeweils Angaben über die charakteristischen Eigenschaften des betrachteten
Prüfvorganges, d. h. Angaben über die erforderlichen Schaltmaßnahmen und ihre zeitliche
Folge (internes Programm), und von denen der andere (Träger II) Angaben über die
speziellen Parameter, die bei der betrachteten Einzelprüfung gewünscht werden, d.
h. Angaben über die Größe der einzustellenden Eingabe- bzw. zu erwartenden Ausgabewerte
enthält (externes Programm).
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Offensichtlich ist eine Aufteilung des Prüfprogramms nach diesen beiden
Informationsgruppen zweckmäßig. Das interne Prüfprogramm wird nur ein einziges Mal
unter Berücksichtigung sämtlicher Einzelprüfungen, die darin qualitativ beschrieben
werden, aufgestellt. Es ist allgemein giiltig und wird
zur Auslösung
eines konkreten Prüfprogramms ergänzt.durch das externe Prüfprogramm, das die gewünschten
Einzelprüfungen aufzählt und sie quantitativ beschreibt. Um also ein spezielles
Prüfprogramm zu gewinnen, genügt es, das externe Programm mit seinen relativ wenigen
Informationen herzustellen.
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Weitere Merkmale sowie Vorteile im Rahmen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt F i g. 2 eine allgemeine Darstellung des Autopiloten, F i g. 3 eine prinzipielle
Darstellung einer zweckmäßigen Ausführungsform des Autopiloten, F i g. 4 eine bevorzugte
Ausführungsform eines Autopiloten im Blockschaltbild, F i g. 5 eine zweckmäßige
Anordnung zur digitalen Einstellung phasenverschobener Wechselspannungssignale,
F i g. 6 ein Flußdiagramm für den Prüfablauf.
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In F i g. 2 ist der an sich bekannte Autopilot 1 dargestellt, dessen
Verstärker und Rechengeräte durch das Prüfgerät 2 stationär geprüft werden. Die
Prüfeinrichtung erzeugt in bekannter Weise Signale, die als Eingabewerte den Eingängen
des Autopiloten in charakteristischen Kombinationen zugeführt werden. Diese Eingabewerte
sind, wie auch aus dem Vergleich mit F i g. 1 zu erkennen ist, die kursbestimmenden
Vorgabewerte sowie die im Flugzeug gemessenen Istwerte der Fluglage, des Kurses,
der Flughöhe und der Geschwindigkeit. Ist der Autopilot gemäß den Ausführungen zu
F i g. 1 aufgebaut, so handelt es sich bei den Eingabewerten elektrisch gesehen
um Wechselspannungssignale verschiedener Amplitude und Phase sowie um Gleichspannungssignale
unterschiedlicher Größe und Polarität, die im Prüfgerät auf bekannte Weise erzeugt
werden können.
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Die Meßeingänge des Prüfgerätes sind mit zugeordneten Ausgängen des
Autopiloten verbunden. Die an diesen Ausgängen auftretenden Ausgangssignale sind
die Stellsignale für die Servokreise zur Ruderverstellung im Flugzeug. Diese Signale
sind für vorstehendes Beispiel ebenfalls Wechselspannungssignale bestimmter Amplitude
und Phase. Auf Grund der vom Prüfgerät vorgegebenen Eingabewerte müssen diese Verstellwerte
ganz bestimmte Werte annehmen. Das Prüfgerät rnißt zu diesem Zweck die auftretenden
Verstellwerte und vergleicht sie mit den für die vorgegebenen Eingabewerte zu erwartenden
Ausgabewerten. Aus dem Vergleich entscheidet das Prüfgerät über das Funktionieren
oder Nichtfunktionieren des Autopiloten. Bei unzulässigen Abweichungen wird der
Fehler angezeigt.
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Neben den bisher genannten Aufgaben des Prüfgerätes gibt es eine Reihe
weiterer Prüfungen, die mittelbar die Funktionsweise des Verstärker- und Rechengerätes
betreffen. Hierzu gehören Messungen des dynamischen Verhaltens der Anlage, wie sie
durch Prüfung von Integrationszeiten und Integrationsspannungen möglich sind. Ferner
sind Kennlinienmessungen für Begrenzer und Filter erforderlich, und schließlich
müssen Isolationsmessungen an den Verbindungssteckern vorgenommen werden. Alle diese
Messungen müssen vom Prüfgerät ausgeführt werden, und die Meßergebnisse müssen mit
den zulässigen Werten verglichen werden.
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Der Ablauf der Prüfung erfolgt schrittweise durch Aneinanderreihen
einzelner Prüfvorgänge. Diese zeitliche Folge wird durch ein Prüfprogramm festgelegt,
das zweckmäßig auf einem Lochstreifen (Position 3)
als Programmträger gespeichert
ist. Das Prüfprogramm enthält neben den einzustellenden Eingabewerten und den zu
erwartenden Ausgabewerten zusätzliche Angaben zur Steuerung des Prüfablaufs. Ziffern-
bzw. Lampenanzeigen am Prüfgerät gestatten die Verfolgung der einzelnen Prüfschritte.
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Während des Ablaufs des Prüfprogramms wird mittels einer an das Prüfgerät
angeschlossenen Einrichtung 4 ein schriftliches Prüfprotokoll erstellt, das
die wichtigsten Ergebnisse festhält. Das Prüfprotokoll ist die Rückmeldung des Prüfgerätes
über die Durchführung und das Ergebnis eines Prüfschritts und wird mit einer elektrisch
ansteuerbaren Schreibmaschine als Klartext geschrieben. Dabei werden die in den
einzelnen Kanälen der Verstärker- und Rechengeräte vorgenommenen Messungen mit den
zahlenmäßigen Meßergebnissen, im Telegrammstil, in übersichtlicher Form ausgedruckt.
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Das schriftliche Protokoll kann ergänzt werden durch einen Protokollochstreifen
mit den gleichen Werten. Dieser Protokollochstreifen gestattet die unmittelbare
Auswertung der Prüfvorgänge durch einen Digitalrechner, dem sämtliche Protokolle
über die Lochstreifen eingegeben werden können. Angaben zur Steuerung des Ablaufs
des Prüfprotokolls sind ebenfalls auf dem Lochstreifen für das Prüfprogramm untergebracht.
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Im folgenden soll der Aufbau des Prüfprogramms näher erläutert werden.
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Das Prüfprogramm besteht aus einer Folge von Einzelprüfungen, die
nacheinander ablaufen müssen. Jede Einzelprüfung ihrerseits wird durch eine Reihe
von Instruktionen definiert, die dem Prüfgerät die vorzunehmenden Zusammenschaltungen
und Einstellungen vorgeben. Damit kann jede solche Einzelprüfung durch zwei Gruppen
von Informationen beschrieben werden: 1. Angaben über die charakteristischen Eigenschaften
der betrachteten Einzelprüfung (d. h. für das Prüfgerät: Angaben über die erforderlichen
Schaltmaßnahmen und ihre zeitliche Folge); 2. Angaben über die speziellen Parameter,
die bei der betrachteten Einzelprüfung gewünscht werden (d. h. für das Prüfgerät:
Angaben über die Größe der einzustellenden Vorgabewerte).
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Mit anderen Worten: Die Informationen der ersten Art beschreiben das
interne Programm des Prüfgerätes, während die Informationen der zweiten Art das
externe Programm vorgeben, durch das also Teile des internen Programms aufgerufen
und ergänzt werden.
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Das interne Prüfprogramm wird nur ein einziges Mal unter Berücksichtigung
sämtlicher Einzelprüfungen, die darin qualitativ beschrieben werden, aufgestellt.
Es ist allgemein gültig und wird zur Auslösung eines konkreten Prüfprogramms ergänzt
durch das externe Prüfprogramm, das die gewünschten Einzelprüfungen aufzählt und
sie quantitativ beschreibt. Um also ein spezielles Prüfprogramm zu gewinnen, genügt
es, das externe Programm mit seinen relatiN wenigen Informationen herzustellen.
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Als Programmträger für dieses externe Programm ist der Lochstreifen
besonders geeignet. Er ist in der industriellen Steuerungstechnik weit verbreitet,
ist
leicht herzustellen, zu doppeln, zu korrigieren, zu prüfen und
ist auch visuell lesbar. Er enthält (im Gegensatz zu Lochkarten) die Informationen
in unverwechselbarer Reihenfolge und ist (im Gegensatz zum Magnetband) außerordentlich
robust und störungssicher.
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Der zur Verwendung kommende Programmlochstreifen ist ein Acht-Spur-Lochstreifen.
Die Kodierung, d. h. die Zuordnung von bestimmten Programmzeichen (Buchstaben, Ziffern
usw.) zu bestimmten Lochkombinationen, erfolgt im E/A-Kode. Von den insgesamt 256
Kodekombinationen werden nur 511 ausgenutzt. Durch diese Beschränkung ist beim Einlesen
des Lochstreifens eine automatische Zeichenprüfung möglich: alle gelesenen Zeichen
müssen z. B. eine ungerade Zahl von Löchern haben.
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Für das interne Programm wird der gleiche Programmträger gewählt wie
für das externe Programm, also der Acht-Spur-Lochstreifen (Lochstreifen I und Lochstreifen
1I). Die Vorteile dieser Maßnahme sind im Prüfgerät die gleichartige Signalvorgabe
und Kodierung sowie die gleichartige Behandlung bei der Programmherstellung.
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Das interne Programm, also die qualitative Beschreibung der Einzelprüfungen
für das Prüfgerät, wird auf dem sogenannten Lochstreifen 1 gespeichert. Die Angaben
für die einzelnen Prüfungen sind dabei in Blöcke, Sätze und Wörter geordnet, die
im einzelnen näher beschrieben werden sollen.
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Das interne Programm ist in Unterprogramme aufgeteilt, die einzelne
Teilprüfungen beschreiben und die als »Blöcke« auf dem Lochstreifen I zusammengefußt
sind. Am Anfang und am Ende jedes Blocks kann beliebiger Text eingefügt werden,
der als klarschriftliches Protokoll ausgedruckt werden kann. Die einzelnen Blöcke
sind durch Steuerzeichen getrennt, die am Ende jeder Teilprüfung automatisch die
Lösung aller Verbindungen zwischen Prüfgerät und Prüfling bewirken. Alle Blöcke
sind im internen Programm numcriert. so daß durch Aufrufen der Blocknummer vom externen
Programm her eine bestimmte Teilprüfung ausgewählt werden kann.
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Jede Teilprüfung besteht aus einer Folge von Messungen. Daher muß
der beschriebene Block ,#Neiter unterteilt werden in »Sätze«, die die Einzelmessungen
qualitativ beschreiben. Die dabei erforderlichen quantitativen Angaben (Einstellwerte)
können vom Lochstreifen 11 kommen. Für den Ausdruck des Prüfprotokolls sind
klarschriftliche Textangaben am Satzende möglich. Diese Angaben können gegebenenfalls
auch Bedingungen unterliegen (z. B. Ausdruck nur. wenn 1leßergebnis außerhalb der
vorgegebenen Toleranz). Am Ende eines Satzes bleiben alle Verbindnngen zwischen
Prüfgerät und Prüfling bestehen. Wie die Blicke sind auch die Sätze numeriert. so
daß vom externen Programm her bestimmt werden kann. ob spezielle Messungen durchgeführt
werden sollen oder nicht.
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Die Sätze bestehen aus »Wörtern«, die in sich "esclilossene Einzelinformationen
darstellen. Jedes Wort besteht aus einer »NN'ortadresse«. die die Bedeutung des
Wortes kennzeichnet, und nachfolgendem >#\l'ortinhalt«. Folgende Bedeutungen eines
Wortes sind mö_olich: 1. Text I-e@twürter sind Wörter im Sinne der deutschen Krachlehre.
Sie @\erden. wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, als Protokoll auf der Schreibmaschine
ausgedruckt. Textanfang und Textende werden durch besondere Steuerzeichen angegeben.
2. Numerische Information Numerische Wörter bestehen aus mehrstelligen (maximal
6stelligen) Dezimalzahlen. Sie geben dem Prüfgerät in Verbindung mit Befehlen an,
welche genauen Vorgabewerte eingestellt werden müssen oder welche Meßwerte zu erwarten
sind.
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3. Laufanweisung Laufanweisungswörter geben an, unter welchen Bedingungen
die nachfolgenden Befehle wiederholt werden sollen. Ein Vergleichsbefehl kann z.
B. zyklisch wiederholt werden, bis das Vergleichsergebnis »gleich«, »größer« oder
»kleiner« wird. Eine Laufanweisung kann auch angeben, unter welcher Bedingung das
nächste Wort (z. B. Text) ignoriert werden soll.
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4. Befehl Befehlswörter lösen im Prüfgerät bestimmte Rechen= oder
Verknüpfungsoperationen aus. Befehle bestehen aus Operationsteil (zur Auslösung
einer bestimmten Operation) und einem oder mehreren Adreßteilen (zur Kennzeichnung
der Stellen, die an dieser Operation beteiligt sind). Folgende Befehlsoperationen
sind möglich: Vergleich Zum Beispiel: Vergleiche zwei Zahlenwerte, die in zwei verschiedenen
Speichern stehen, und melde das Ergebnis an einen dritten Speicher. Zeitverzögerung
Zum Beispiel: Warte die Zeitspanne ab, die durch die vorangegangene numerische Information
angegeben ist.
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Einstellen eines Wertes Zum Beispiel: Stelle eine bestimmte Wechselspannungsquelle
auf einen Wert ein, der durch die vorangegangene numerische Information angegeben
ist.
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Aufbau einer Verbindung Zum Beispiel: Verbinde eine bestimmte Spannungsquelle
mit einer bestimmten Buchse des Prüflings. Lösen einer Verbindung Zum Beispiel:
Löse die Verbindung zwischen einer bestimmten Buchse des Prüflings und einem bestimmten
Nfeßinstrument.
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hießwertübernahme Zum Beispiel: Übernimm einen oder mehrere bestimmte
Meßwerte in bestimmte Speicher. Durchschalten Zum Beispiel: Schalte alle vorbereiteten
Verbindungen zwischen Prüfgerät und Prüfling durch. Setze die Digitaluhr auf Null.
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Drucken Zum Beispiel: Drucke den Inhalt eines bestimmten Speichers
an einer bestimmten Stelle des Protokolls ab.
S. Steuerzeichen Steuerzeichenwörter
dienen zur Abgrenzung bestimmter Programmteile, z. B. Programmanfang und -ende,
Blockanfang und -ende.
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Während im Lochstreifen 1 die zur Durchführung aller möglichen Meßvorgänge
erforderlichen Angaben für das Prüfgerät niedergelegt sind, müssen im Lochstreifen
II die Angaben zusammengestellt werden, die für einen besonderen Prüfling den gewünschten
Prüfablauf definieren. Um eine bestimmte Einzelprüfung herbeizuführen, muß im Lochstreifen
II festgelegt werden, welcher Block von Lochstreifen I dazu anzuwählen ist und welche
besonderen Bedingungen (z. B. welche Vorgabewerte) in diesem Fall gelten sollen.
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Die erforderlichen Angaben auf Lochstreifen II sind ähnlich in Blöcke,
Sätze und Wörter wie auf Lochstreifen I gegliedert, jedoch ist der erforderliche
Umfang der Programmangaben hier sehr viel kleiner. Im wesentlichen sind numerische
Informationen und Laufanweisungen zu programmieren, eventuell ergänzt durch einzelne
Textwörter.
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Abschließend zu dem Punkt »Prüfprogramm« soll noch kurz auf die Herstellung
der beiden Lochstreifen eingegangen werden. Der Prüflochstreifen 1 definiert das
interne Programm des Prüfgerätes und ist damit ein Bestandteil dieses Gerätes. Er
wird bei der Herstellung des Gerätes angefertigt und verändert sich nicht. Die Beschreibung
spezieller Prüfvorgänge dagegen durch die Prüflochstreifen II als externe Programme
muß von Fall zu Fall erfolgen. Wegen der Kürze dieser Streifen bereitet die Programmierung
jedoch keine Schwierigkeiten.
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Ausgegangen wird von der überlegung, welche Prüfungen in welcher Reihenfolge
durchgeführt werden sollen. An Hand dieses Ablaufgerüstes wird Schritt für Schritt
eine Programmtabelle handschriftlich aufgestellt, wobei aus einer Programmkartei
die zur Definierung jeder Einzelprüfung erforderlichen Angaben entnommen werden.
Die gewünschten Prüfbedingungen (Vorgabewerte) werden dabei als Zahlenparameter
eingetragen und eventuell durch Klartext ergänzt. Die so entstandene Programmtabelle
wird mit der Schreibmaschine des Prüfgerätes abgeschrieben, wobei gleichzeitig der
Prüflochstreifen II in einem angeschlossenen Streifenlocher entsteht. Durch Wiedereinlesen
dieses Lochstreifens entsteht ein Kontrollschriftbild, mit dem überprüft werden
kann, ob Lochstreifen und handschriftliche Programmtabelle übereinstimmen (Vermeidung
von Übertragungsfehlern). Mit der gleichen Einrichtung ist die Herstellung von Lochstreifenduplikaten
möglich, die als Mutterlochstreifen zusammen mit der Programmtabelle archiviert
werden können, so daß bei Verlust oder Beschädigung von Prüflochstreifen schnell
Ersatzlochstreifen hergestellt werden können.
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In F i g. 3 ist als Ausführungsbeispiel der prinzipielle Aufbau des
Prüfgerätes 2 nach F i g. Z dargestellt. Kern des Prüfgerätes ist die Zentraleinheit
22, die die ankommenden Signale aufnimmt und in Steuer- und Ausgabesignale umsetzt.
Diese Zentraleinheit enthält im wesentlichen Speicher und ein Rechenwerk, das neben
den Grundrechenoperationen auch logische Verknüpfungen ausführen kann und das auf
diese Weise die erforderlichen Zuordnungs-und Steuerungsfunktionen ausüben kann.
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Die Zentraleinheit erhält die dazu erforderlichen Informationen durch
das externe Programm (Streifeneingabe 31 über Prüflochstreifen Il). Parallel hierzu
ist die Eingabe einzelner Prüfschritte durch Handeingabe (Position 21) möglich.
In dieser Betriebsart wird die Schreibmaschine, die im Normalbetrieb zum Ausdrucken
des Prüfprotokolls dient, als Eingabegerät benutzt.
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Die Zentraleinheit kombiniert nun die externen Programmwerte mit den
zugehörigen Programmwerten des internen Programms vom Lochstreifen 1 (Position 32),
wobei der Geber für das interne Programm automatisch den zugehörigen Informationsblock
sucht. Damit stehen alle für einen Prüfschritt notwendigen Informationen zur Verfügung.
Auf Grund dieser Programmangaben stellt nun die Zentraleinheit die Meßgeneratoren
23 auf die vorzugebenden Spannungswerte ein. Gleichzeitig wird ein Koordinatenschalter
25 so eingestellt, daß alle für diesen Prüfschritt erforderlichen Verbindungen zwischen
dem Prüfgerät und dem Prüfling 1 hergestellt werden.
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Zu einem genau definierten Zeitpunkt erfolgt die Durchschaltung (wichtig
für das Zeitverhalten bei dynamischen Messungen), und die Ausgabesignale des Prüflings
können gemessen werden. Dies erfolgt, wiederum durch die Zentraleinheit gesteuert,
durch eine Reihe von Meßgeräten 24, die ihre Meßwerte in digitaler Form abgeben.
Die Zentraleinheit fragt die Meßgeräte ab, vergleicht die Meßwerte mit den zu erwartenden
Werten, klassifiziert und gibt die Ergebnisse an die Schreib- und Stanzeinrichtung
4 weiter, wo schließlich das Prüfprotokoll entsteht. Nach Beendigung eines Prüfschritts
löst die Zentraleinheit die Weiterschaltung der Programmgeber aus, so daß das Prüfprogramm
schrittweise ablaufen kann.
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In der F i g. 4 ist das Blockschaltbild der Prinzipdarstellung nach
F i g. 3 dargestellt, also die Auflösung des Gerätes in Funktionsgruppen, die bestimmte
Einzelaufgaben erfüllen. Die in dem Prinzipschaltbild nach F i g. 3 dargestellten
Schaltungsgruppen sind im Blockschaltbild durch strichpunktierte Rechtecke zusammengefaßt
und mit denselben Bezugsziffern versehen.
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Die Eingabe der externen Programmwerte in die Zentraleinheit 22 erfolgt,
wie bereits erläutert, entweder vom Lochstreifen II durch einen Lochstreifenleser
31 oder von Hand von der Schreibmaschine 21 aus. Die Programmwerte werden von den
Kontakten dieser Geräte durch besondere Schaltstufen (Teilerstufen TE) mit geeigneten
Spannungen abgefragt und in Pufferspeichern (PS) zur Vermeidung von Fehlersignalen
durch Kontaktprellungen zwischengespeichert. In gleicher Weise werden die vom Streifenleser
1 (Position 32) kommenden Informationen des internen Programms verarbeitet. Das
eingespeicherte Zeichen wird durch die Kodeüberwachung CÜE auf Kodefehler geprüft.
In einer Entschlüsselungsmatrix EM wird die Wortbedeutung durch überprüfung der
Wortadresse festgestellt. Die Wortadresse wird im Wortadressenspeicher
WAS gespeichert. Numerische Informationen gelangen in den Zahlenspeicher
Ei,
Befehle in den Befehlsspeicher EB und Laufanweisungen in den zugeordneten
Speicher EL. Die gesamte Programmeingabe mit sämtlichen Verriegelungen wird
durch das Einlesesteuerwerk EST gesteuert.
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Die weitere Verarbeitung der eingelesenen Daten wird durch das Leitwerk
LW gesteuert. Das Leitwerk ist ein Teil des zentralen Rechners. Es steuert
nach
festliegenden Regeln, die durch die spezielle Art seiner Verdrahtung
fixiert sind, die Zusammenarbeit zwischen Einlesesteuerwerk EST, Ausgabesteuerwerk
AST, Rechenwerk RW, Meßgeneratoren 23, Meßgeräten 24 und Koordinatenschalter
25.
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Das Ausgabesteuerwerk AST gibt der angeschlossenen Schreib-
und Stanzeinrichtung 4 die auszudruckenden Werte vor, und zwar entweder Klartext
vom Programmlochstreifen (Beschreibung des Prüfschritts) oder die Meßergebnisse.
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Das Rechenwerk RW dient zum Auswerten der Meßergebnisse und als Vergleichsglied
bei Zeitmessungen. Es ist als dezimales Serienrechenwerk aufgebaut. Der Speicher
H in Verbindung mit dem Speicher RS; dem Rechenspeicher, der als Pufferspeicher
wirkt, dient als Ergebnisspeicher.
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Die Meßgeneratoren GH, GI1, G12, GS1 bis GS4, deren Anzahl
sich nach der Zahl der gleichzeitig vorzunehmenden Prüfungen richtet, geben Gleich-
und Wechselspannungen aus, deren Größen durch die Zahlenwerte in den Speichern S11,
S12, SS, bis SS4 bestimmt sind. Diese Speicher, die Ausgabespeicher, werden über
den Rechenspeicher vom Rechenwerk her gefüllt. Die Schaltungsgruppe Meßgeneratoren
enthält praktisch eine Reihe von einstellbaren Strom-Spannungs-Quellen, die durch
die Ausgabespeicher gesteuert werden.
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Gleichspannungen und Gleichströme werden in den Meßgeneratoren GI,
und GI, erzeugt. Diese Meßgeneratoren enthalten im wesentlichen einen hochgenauen
elektronischen Digital-Analog-Umsetzer, der unmittelbar durch die Signale der Zentraleinheit
angesteuert werden kann. Man erhält am Ausgang dieses Umsetzers Gleichspannungen
von zahlenmäßig vorwählbarer Höhe und Polarität, die nach Verstärkung in einem Impedanzwandler
dem Koordinatenschalter 25 zugeführt werden.
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Sollen Gleichströme ausgegeben werden, so ist noch ein Transistorregler
zwischengeschaltet, der den vorgegebenen Spannungswert mit dem Spannungsabfall an
einem Meßwiderstand vergleicht, der durch den Ausgabestrom hervorgerufen wird. Der
Strom wird so geregelt, daß beide Spannungen nach Größe und Polarität gleich sind.
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Wechselspannungen verschiedener Amplitude und Phase werden in den
Meßgeneratoren GSi bis GS4 erzeugt. Jeder Generator erzeugt dabei Wechselspannungen
einer bestimmten Phasenlage, jedoch einstellbarer Amplitude. Generatoren dieser
Art sind an sich bekannt. In F i g. 5 ist eine vorteilhafte Schaltung zur Erzeugung
von phasenversetzten Wechselspannungen dargestellt. Ein quarzgesteuerter Oszillator
erzeugt eine Impulsfolge mit einer Folgefrequenz von 144 kHz (Meßpunkt 1). Diese
Impulse werden auf voreingestellte Zähler gegeben, die bis zu einem eingestellten
Zahlenwert von Null an zählen und beim Erreichen dieses Zahlenwertes einen Impuls
abgeben. Zähler 1 ist auf den Wert 180 voreingestellt: Beim Erreichen
dieser Zahl wird ein Impuls ausgegeben (Meßpunkt 2), der alle Zähler löscht. Damit
zählt Zähler 1 stets von 0 bis 180, so daß die Ausgangsimpulsfolge um den Faktor
180 gegenüber der Eingangsimpulsfolge untersetzt ist, d. h., die Ausgabefrequenz
des Zählers ist 144 000:180 = 800 Hz. In einem nachgeschalteten Flip-Flop
(bistabile Kippstufe, die bei jedem Eingangsimpuls umschaltet) entsteht daraus eine
Rech_ teckspannung von halber Folgefrequenz, also 400 Hz (Meßpunkt 3). Diese Rechteckspannung
stößt ein Filter an und synchronisiert es phasengenau, so daß am Meßpunkt 4 jetzt
eine 400-Hz-Wechselspannung von bekannter Phasenlage (Bezugsspannung) zur Verfügung
steht.
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Die anderen Zähler 2 und 3 werden bei jedem Ausgangsimpuls 1 gelöscht.
Sie zählen synchron mit und geben beim Erreichen der Zahlenwerte n und
m
(kleiner als 180), die an ihnen eingestellt sind, Ausgangsimpulse aus (Meßpunkte
5 und 8). Diese Impulse werden in nachgeschalteten Flip-Flops zu Rechteckspannungen
gemacht, die dann in Filtern zu Wechselspannungen geglättet werden. 180 Eingangsimpulse
entsprechen einer Halbperiode der Bezugsspannung (Meßpunkt 4); die Zahlenwerte
n und m sind demzufolge die Phasenwinkel der gefilterten Ausgangswechselspannungen
an den Meßpunkten 7 und 10 gegenüber der Bezugsspannung, angegeben in Grad elektrisch.
Nach diesem Prinzip ist also die digitale Einstellung des Phasenwinkels auf 1° möglich,
wobei die Frequenz mit Quarzgenauigkeit vorgegeben wird.
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Für Sondermessungen müssen Hilfsspannungen erzeugt werden, an deren
Genauigkeit und Einstellbarkeit allerdings keine besonderen Anforderungen zu stellen
sind. Hierzu gehören Gleichspannungen von 28 V zur Betätigung bestimmter Verriegelungsrelais
und von 500 V zur Isolationsprüfung. Diese Spannungen werden durch Gleichrichtung
und Siebung aus der Netzspannung gewonnen und über Relais, die von der Zentraleinheit
gesteuert werden, auf den Prüfling geschaltet. Diese Generatoren sind durch GH im
Blockschaltbild angedeutet.
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Die Zuschaltung besonderer Impedanzen an bestimmte Steckerstifte ist
ohne weiteres möglich. Hierzu müssen in der Schaltungsgruppe »Meßgeneratoren« die
entsprechenden Bürden vorgesehen werden. Die Zu- oder Fortschaltung erfolgt durch
den Koordinatenschalter.
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Die über den Koordinatenschalter 25 eingegebenen Vorgabewerte werden
im Prüfling 1 in Ausgabewerte umgesetzt, die durch das Prüfgerät gemessen und registriert
werden müssen. Diese Messungen erfolgen durch die Schaltungsgruppe 24 »Meßgeräte«.
Es müssen Gleichspannungen, Wechselspannungen, Zeiten und einige Hilfsgrößen gemessen
werden. Dazu dienen gemäß F i g. 4 die Meßgeräte UhV, Y-, V_, 99, D und 1.
Da die Geräte V-, V_, 99 analoge Meßwerte angeben, ist diesen Geräten ein A/D-Wandler
nachgeschaltet, wobei die Zahlenwerte durch Speicher (GWP) übernommen werden.
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Zur Gleichspannungsmessung wird ein handelsübliches Digital-Voltmeter
verwendet. Durch Abfragen der Meßwerte über Speicher G gelangen die Meßwerte des
Gerätes in die Zentraleinheit, wo sie weiterverarbeitet werden.
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Die Wechselspannungen müssen nach Größe und Phase gemessen werden.
Die Amplitudenmessung erfolgt ebenfalls durch ein Digital-Voltmeter mit vorgeschaltetem
Meßgleichrichter. Der Meßwert wird in den Speicher W der Zentraleinheit übernommen.
Die Phasenmessung erfolgt digital nach ähnlichen Prinzipien, wie in Verbindung mit
F i g. 5 für die Phaseneinstellung beschrieben.
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Zur Zeitmessung dient eine Digital-Uhr. Dieses Gerät besteht aus einem
Impulszähler, der von Uhrimpulsen weitergeschaltet wird. Die Uhr wird vom Leitwerk
freigegeben, wenn die Durchschaltung erfolgt. Die Zeitwerte können zu bestimmten
Zeitpunkten in einen Speicher T übemömmen werden.
Hilfsgrößen, die
gemessen werden, sind Isolationswerte und Durchgangswerte. Sie werden lediglich
auf Abweichungen von einem zulässigen Wert, der durch einen Grenzwertkontakt an
den Geräten D, 1 eingestellt werden kann, überwacht. Die Grenzwertkontakte werden
durch die Zentraleinheit abgefragt.
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Der Koordinatenschalter 25 stellt die Verbindung zwischen Zentraleinheit
und Prüfling her. Er besteht aus einer kreuzschienenverteilerähnlichen Anordnung,
wobei die Verbindungen durch Spezialkontakte hergestellt werden, die vom Leitwerk
gesteuert werden. über den Koordinatenschalter ist es möglich, jede Spannungsquelle
bzw. jedes Meßsystem mit jeder in Frage kommenden Ein- bzw. Ausgangsbuchse des Prüflings
zu verbinden. Eine vorgeschaltete Durchschaltvorrichtung gestattet die gemeinsame
Durchschaltung aller im Koordinatenwähler vorgewählten Einzelverbindungen zu einem
genau definierten Zeitpunkt bzw. den Prüfling galvanisch vom Prüfgerät zu trennen.
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An Hand des in F i g. 6 dargestellten Flußdiagramms, das den Ablauf
des Prüfvorganges in vereinfachter Form zeigt, soll der Prüfungsablauf, der in einzelne
Schritte unterteilt ist, näher erläutert werden. In F i g. 6 sind die Einzelschritte
mit römischen Zahlen numeriert, so daß die folgende Beschreibung des Prüfungsablaufs
an diesen Zahlen orientiert ist.
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I. Nach dem Starten der Anlage (»Anfang«) wird der erste Abschnitt
des Lochstreifens II (externes Programm) eingelesen.
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II. Aus der Bedeutung der eingelesenen Wortadresse wird über die Verarbeitung
dieser Information geschlossen.
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III. Handelt es sich um auszudruckenden Text, so wird dieser in den
Speicher PS übernommen.
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IV. Ist das eingelesene Textzeichen eine Angabe, daß hiermit der Text
endet, so wird der Streifenleser II neu gestartet (s. I).
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V. Ist das nicht der Fall, so wird das Zeichen ausgedruckt und das
nächste Zeichen in den Speicher PS übernommen (s. III).
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VI. Ist dagegen das gelesene Wort eine numerische Information, also
eine zur Einstellung der Meßgeneratoren notwendige Zahl, so wird diese in den Speicher
E y übernommen und anschließend der Streifenleser II neu gestartet (s. I).
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VII. Ist schließlich das gelesene Wort die Angabe der Block-Nummer
im Lochstreifen I, also im internen Programm, so wird der Streifenleser I gestartet,
der nun den zugehörigen Block auf dem Lochstreifen sucht.
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VIII. Ist die gelesene Blocknummer falsch, so wird der Leser I neu
gestartet, um weiter die richtige Blocknummer zu suchen (s. VII).
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IX. Ist dagegen die richtige Blocknummer gefunden, so wird bis zur
ersten Wortadresse weitergelesen.
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X. Aus der gelesenen Wortadresse wird auf die Bedeutung des Zeichens
geschlossen.
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XI. Handelt es sich bei dem Wort um Text, der auf der Schreibmaschine
ausgedruckt werden soll, so wird das Zeichen in den Speicher PS übernommen.
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XII. Besagt das Zeichen, daß mit diesem Zeichen der Text endet, so
wird der Streifenleser I neu gestartet (s. IX). XIII. Ist das nicht der Fall, dann
wird das Zeichen ausgedruckt und das nächste Zeichen in den Speicher PS übernommen
(s. XI).
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XIV. Handelt es sich bei dem eingelesenen Wort dagegen um numerische
Informationen für das Prüfgerät, so werden diese Angaben in den Speicher
E y übernommen, und der Streifenleser I wird wieder gestartet (s. IX).
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XV. Dagegen wird eine eingelesene Laufanweisung in den Speicher EL
übernommen.
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XVI. Besagt die Laufanweisung nicht, daß das anschließende Wort oder
die anschließende Prüfung ignoriert werden soll, so wird der Streifenleser I wieder
gestartet (s. IX).
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XVII. Soll laut Laufanweisung jedoch ein bestimmter Programmteil übersprungen
werden, so wird der Streifenleser entsprechend gesteuert (s. IX).
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XVIII. Ist das eingelesene Wort ein Befehl, so wird dieser in den
Speicher EB übernommen. XIX. Der Befehl wird unmittelbar im Prüfgerät ausgeführt.
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XX. Sagt die vorher eingelesene Laufanweisung, daß der Befehl wiederholt
werden muß, so wird die erneute Ausführung des Befehls veranlaßt (s. XIX). Dies
wird so oft getan, bis eine ebenfalls in der Laufanweisung enthaltene Bedingung
erfüllt ist, wie z. B. eine Zeitverzögerung oder ein Synchronisierungsvorgang. Anschließend
wird der Streifenleser I wieder gestartet (s. IX).
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XXI. Handelt es sich schließlich bei dem eingelesenen Wort um ein
Steuerzeichen, so wird dieses ebenfalls in einen Speicher übernommen. Dieser Speicher
ist jeweils nur 1 Bit (1 Binärzeichen) groß.
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XXII. War das eingelesene Steuerzeichen nicht das Block-Ende-Zeichen,
so wird anschließend der Streifenleser I wieder gestartet (s. IX).
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XXIII. Beim Block-Ende-Zeichen dagegen werden sofort alle Verbindungen
im Koordinatenschalter gelöst, da ja ein Prüfabschnitt damit als beendet bezeichnet
wird.
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XXIV. Ist das Block-Ende-Zeichen nicht auch noch gleichzeitig das
Zeichen für Programm-Ende, so wird der Streifenleser II (externes Programm) zur
Vorgabe eines neuen Prüfschritts wieder gestartet (s. I).
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XXV. Liegt dagegen das Programm-Ende-Zeichen vor, so wird das Prüfgerät
stillgesetzt und das Ende des Prüfvorganges angezeigt (»Ende«).