DE1297666B - Schaltungsanordnung fuer eine Zaehlanordnung mit einer bistabilen Transistorschaltung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- F i g. 2 mehr ins einzelne gehend die Schaltung

anordnung für eine Zählanordnung mit einer eines in der Schaltungsanordnung verwendeten bistabilen Transistorschaltung aus einem ersten und Speichers,

zweiten Transistor, die einen ersten und zweiten F i g. 3 die in der Schaltungsanordnung auftreten-

Zustand einnehmen kann und die auf erste elek- 5 den Signalformen,

irische Signale anspricht, deren jedes als Gleich- Fig. 4A bis 4C mehr ins einzelne gehende Details

Stromsignal angelegt wird, um die bistabile Schal- der Schaltungsanordnung.

tung aus dem ersten in den zweiten Zustand umzu- Die Schaltungsanordnung empfängt von vier entschalten, und die auf zweite elektrische Signale fernt liegenden elektrischen Energiezählern Signale anspricht, um die bistabile Schaltung vom zweiten io und zeichnet diese auf; jedes Signal stellt die durch in den ersten Zustand umzuschalten, und die ferner einen bestimmten der Zähler ausgeführte Messung einen Sperrkreis aufweist, um die Einwirkung der des Durchflusses einer vorgegebenen Menge elekzweiten Signale auf die bistabile Schaltung zu trischer Energie in einer speziellen Schaltung dar. verhindern. Die Schaltungsanordnung weist eine Steuergruppe

Es ist bereits eine transistorisierte bistabile Schal- 15 10 zur aufeinanderfolgenden Steuerung der Arbeitsrung bekannt, die zwischen einem ersten und zwei- weise der gesamten Anordnung auf; ferner weist die ten Zustand infolge eines Steuerimpulses oder infolge Schaltungsanordnung getrennte Kanalgruppen A, B, C von Steuerimpulsen aus verschiedenen Quellen um- und D — eine für jeden Elektrizitätszähler — und schaltbar ist. Bei einer bekannten bistabilen Schal- ein »Gesamtregister« 12 auf, welches zur Aufzeichtung dieser Art ist dabei ferner eine Sperrschaltung 2° nung der Gesamtzahl der von allen Elektrizitätsvorgesehen, die durch Anlegen eines ersten Steuer- zählern empfangenen Signale dient. Jeder Kanal impulses an die bistabile Schaltung betätigbar ist, um enthält einen am speziellen Elektrizitätszähler anso zu verhindern, daß ein zweiter während des geordneten Meßwertübertrager 14^4, 14B, 14C oder Anlegens des ersten Steuerimpulses von einer ande- 14D, einen Speicher 16^4, 16B, 16 C oder 16D und ren Quelle kommender Steuerimpuls die bistabile 25 ein »Kanalregister« 18 A, 18B, 18C oder 18D, wel-Schaltung tastet und ihren Zustand ändert. Bei ches zur Summierung der von dem speziellen Elekdiesen bekannten Schaltungsanordnungen wird kei- trizitätszähler empfangenen Signale dient. Die Steuerner der Steuerimpulse bevorzugt, vielmehr sperrt gruppe 10, Die Speicher 16^4 bis 16D, die Kanalimmer der zuerst ankommende Impuls den anderen. register 18^4 bis 18 D und das Gesamtregister 12 Lediglich bei einer bereits bekannten Schaltungsan- 30 sind sämtlich in einer Zentralstation angeordnet.
Ordnung wird ein Steuerimpuls bevorzugt, jedoch Die Steuergruppe 10 umfaßt einen einen Abtaster

ist zu diesem Zweck ein zusätzlicher Transistorkreis 22 steuernden Oszillator 20; der Abtaster 22 erzeugt erforderlich. auf den Leitungen 24, 26, 28, 30 Abtastimpulse in

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe dieser Reihenfolge, und diese Leitungen werden in zugrunde, eine Schaltungsanordnung der obenge- 35 entsprechender Weise mit den Speichern 16/i bis nannten Art derart auszubilden, daß bei geringem 16 D verbunden.

Schaltungsaufwand der bevorzugte Steuerimpuls die Jeder Meßwertübertrager 14^4 bis 14 D weist eine

Umschaltung bewirken kann, wobei die nicht be- Flip-Flop-Schaltung auf; es ist allerdings nur eine vorzugten Steuerimpulse unwirksam sind. derartige mit den Bezugszeichen 32^4 versehene

Gemäß der Erfindung ist zur Lösung dieser Auf- 40 Schaltung gezeigt. Die umlaufenden Wellen der gäbe vorgesehen, daß die ersten elektrischen Signale Elektrizitätszähler sind in entsprechender Weise zum an den Kollektor-Emitter-Kreis des ersten Tran- Antrieb von Zahnrädern angeordnet, welche die Einsistors und die zweiten elektrischen Signale an den Stellung der entsprechenden Flip-Flop-Schaltungen Basiskreis des zweiten Transistors angelegt werden, steuern. Wenn sich somit — es sei der Kanals und daß der Sperrkreis beim Vorhandensein eines 45 betrachtet — die Welle des zugehörigen Elektriziersten elektrischen Signals im Kollektor-Emitter- tätszählers um einen vorgegebenen Winkelabstand Kreis des ersten Transistors in seinen Arbeitszustand gedreht hat, der die Messung einer vorgegebenen gebracht wird und so ein Umschalten der bistabilen Menge elektrischer Energie darstellt, so wird die Schaltung durch zweite elektrische Signale verhindert. Flip-Flop-Einheit 32^4 in einen speziellen ihrer zwei

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfin- 50 Zustände derart eingestellt, so daß auf eine mit dem dung ist vorgesehen, daß der Sperrkreis eine Serien- Speicher 16^4 verbundene Leitung 34^4 ein negaschaltung aus einem Widerstand und einer Diode tives Potential eingeprägt wird. Die negative Spanaufweist, die zwischen der Basis des zweiten Tran- nung bleibt auf der Leitung 34-4 so lange erhalten, sistors und dem Emitter des ersten Transistors liegt, bis die Welle des Elektrizitätszählers sich um einen wobei das Vorhandensein eines Steuersignals der 55 weiteren Winkelabstand gedreht hat, worauf die ersten Art in dem Emitter-Kollektor-Kreis des ersten Flip-Flop-Schaltung in ihrem entgegengesetzten sta-Transistors die Diode in einen Leitfähigkeitszustand bilen Zustand geschaltet wird und somit die negative vorspannt, um die zweiten elektrischen Steuersignale Spannung verschwindet. Die Meßwertübertrager 14 B von der Basis des zweiten Transistors abzulenken, bis 14D arbeiten in gleicher Weise. Demnach zeigt wodurch verhindert wird, daß die bistabile Schaltung 60 das Vorhandensein eines negativen Pegels auf einer ihren Zustand ändert. der Leitungen 34^4 bis 34D die Messung einer vor-

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete elektrische gegebenen Menge elektrischer Energie durch den Summierschaltungsanordnung zur Summierung von Elektrizitätszähler dieses Kanals an. Alle Leitungen Signalen, die von verschiedenen Elektrizitätszählern 34A bis 34D oder jede Kombination aus diesen stammen, wird im folgenden an Hand der Zeich- 65 Leitungen können zur gleichen Zeit negative Spannung beschrieben. Es zeigt nung aufweisen.

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der Wenn auf einer der Leitungen34^4, 34JB, 34C

Schaltungsanordnung, oder 34 D eine negative Spannung herrscht, so wird

der entsprechende Speicher 16,4 bis 16 D in einen »Speicher«-Zustand eingestellt, und wenn der Speicher derart eingestellt ist, so erzeugt er einen Ausgangsimpuls über eine entsprechende DiodeDIA, DlB, DlC oder DlD und vergrößert die durch das entsprechende Kanalregister 18,4, 18 B, 18 C oder 18 D gespeicherte Gesamtsumme um eins. Jedes Kanalregister enthält daher eine Gesamtsumme der durch den entsprechenden Elektrizitätszähler gemessenen Energiemenge.

Die Speicher 16,4 bis 16 D werden in entsprechender Weise vom Speicherzustand in den »Lösch«- Zustand durch die auf den Leitungen 24 bis 30 empfangenen Abtastimpulse zurückgestellt. Es kann jedoch jeder Speicher nur dann auf diese Weise zurückgestellt werden, wenn auf der zugehörigen Leitung 34,4 bis 34 D keine negative Spannung vorhanden ist. Vorausgesetzt daß keine derartige negative Spannung existiert, schaltet das Eintreffen des ersten Abtastimpulses den Speicher in den Löschzustand und bewirkt, daß ein Ausgangsimpuls über die eine zugehörige der vier Dioden D 2 A, D2B, DlC oder D2D in das Gesamtsummenregister 12 mittels einer Leitung 40 eingespeist wird, wodurch die im Gesamtregister aufgezeichnete Gesamtsumme um eins wächst.

Um zu gewährleisten, daß alle gespeicherten Signale aus den Speichern 16,4 bis 16 D ausgelesen werden, sollte die Frequenz der Abtastimpulse auf den Leitungen 24 bis 30 größer sein als die Frequenz der von den Zählern übertragenen Signale.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Speichers 16A unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 mehr ins einzelne gehend beschrieben. Die Wirkungsweise jeder der Speicher 162? bis 16D ist die gleiche.

Der Speicher 16,4 weist eine bistabile Schaltung 50 auf, welche Transistoren Ti? 1 und TR2 enthält. Am Transistor TR1 liegt ein Kollektor-Lastwiderstand R1 und ein Emitterwiderstand R 2. Der Emitterwiderstand R 2 ist derart angeschaltet, daß die Spannung auf Leitung34A (vgl. Fig. 1) an ihm ansteht. Der Emitter des Transistors TR1 ist über einen Widerstand R 3 und eine Diode D 4 mit der Basis des anderen Transistors ZR 2 verbunden. Ferner ist die Basis des Transistors TR 2 auch mit dem Kollektor des Transistors TR1 über einen Widerstand R 4 verbunden; die Leitung 24 vom Abtaster 22 (vgl. F i g. 1) ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R 4 und der Basis des Transistors TR 2 durch eine Diode D 5 verbunden. Die Basis des Transistors TR1 liegt am Verbindungspunkt von zwei Widerständen R6 und Rl, die zwischen dem Kollektor des Transistors TR 2 und der geerdeten Versorgungsleitung liegen; parallel zum Widerstand R 6 liegt ein Kondensator Cl. Zwischen dem Kollektor des Transistors Ti? 1 und einer über die Diode D 2 A (vgl. Fig. 1) mit der Leitung40 und dem Gesamtregister 12 verbundenen Ausgangsleitung 54 liegt ein Kondensator C 2. Der Transistor 27? 2 besitzt einen Kollektorlastwiderstand R 8, und der Kollektor dieses Transistors ist über einen Kondensator C 4 und eine DiodeDIA mit dem Kanalregister 18,4 (vgl. Fig. 1) verbunden. Ferner liegt zwischen Leitung 34,4 und Erde ein GlättungskondensatorC5.

Die Wirkungsweise des Speichers 16,4 ist in den F i g. 3 a bis 3 e gezeigt. F i g. 3 a zeigt die Spannung auf Leitung34/1; Fig. 3b zeigt die Spannung am Kollektor des Transistors TR2; Fig. 3c zeigt die positiven Abtastimpulse auf Leitung 24; F i g. 3 d zeigt die positiven in das Kanalregister 18,4 über die Diode DlA eingespeisten Speicherimpulse, und F i g. 3 e zeigt die positiven in das Gesamtregister 12 auf Leitung 54 über die Diode D 2 A eingespeisten Speicherimpulse.

Im Betrieb bewirkt das Aufprägen einer negativen Spannung auf die Leitung 34,4 zu einer Zeitil (F i g. 3 a) infolge der Messung einer vorgegebenen

ίο elektrischen Energiemenge durch den zugehörigen Elektrizitätszähler, daß der Transistor TR1 gesperrt wird. Die Spannung am Kollektor wird negativ und bewirkt, daß der Transistor TR 2 derart leitend gemacht wird, daß dieser an seinem Kollektorlastwiderstand R 8 ein positives Signal (F i g. 3 b) erzeugt, welches über den Kondensatoren und die Diode DlA übertragen und im Kanalregister 18,4 aufgezeichnet wird. Der Speicher befindet sich nunmehr in seinem »1 «-Zustand.

Bei der weiteren Bewegung der Welle des Elektrizitätszählers verschwindet die negative Spannung von der Leitung 34A. Dadurch verschwindet auch die negative Spannung vom Emitter des Transistors TR1, der Zustand der bistabilen Schaltung 50 wird aber nicht berührt. Wenn jedoch zur Zeit t2 (F i g. 3 c) über die Diode D 5 von der Leitung 24 ein positiver Abtastimpuls empfangen wird, so wird die Schaltung in ihren Löschzustand umgeschaltet, in dem der Transistor TR1 leitend und der Transistor77?2 gesperrt ist. Das infolgedessen am Kollektorlastwiderstand R1 des Transistors TR1 entstehende positive Signal (vgl. F i g. 3 e) wird über den Kondensator C 2 zur Ausgangsleitung 54 übertragen, von wo aus es über die Diode D 2 A und die Leitung 40 zum Gesamtregister 12 gelangt.

Wenn zu einer Zeit 13 ein negatives Potential nächstfolgend auf Leitung 34,4 eingegeben wird, wird die bistabile Schaltung 50 wiederum, wie in F i g. 3 b gezeigt, in den Speicherzustand geschaltet, und ein positiver Impuls wird über die Diode DIA, wie in F i g. 3 d gezeigt wird, in das Kanalregister 18,4 eingespeist.

Nur dann, wenn auf Leitung 34 A keine negative Spannung vorhanden ist, kann ein positiver Abtastimpuls auf Leitung 24 die bistabile Schaltung 50 in den Löschzustand mit leitendem Transistor TR1 schalten. Die zwei zwischen den Zeitpunkten Π und Γ2 (vgl. Fig. 3c) auftretenden Tastimpulse können die bistabile Schaltung nicht umschalten. Der auf Leitung 34 A vorhandene negative Pegel hält den Emitter des Transistors TR1 und die Basis des Transistors 77? 2 hinreichend negativ, um zu verhindern, daß die Schaltung durch diese Tastimpulse umgeschaltet wird. Der Kondensator C1 wirkt als eine weitere Sicherheitsmaßnahme und verhindert, daß irgendwelche scharfe spitzenförmige Spannungen, die am Transistor TR 2 infolge irgendeiner Tendenz dieses Transistors durch einen Tastimpuls abgeschaltet werden, auftreten könnten, auf den Transistor 77? 1 einwirken.

Das Vorhandensein des Glättungskondensators C 5 gewährleistet, daß jede Spannungsspitze — beispielsweise eine Spitze χ (vgl. F i g. 3 a) — auf Leitung 34 A, die durch Rauschen oder andere externe Einflüsse entsteht, eine derartig kleine Größe aufweist, daß sie die bistabile Schaltung 50 nicht beeinflussen kann. Das Vorhandensein des Kondensators C 5 berührt dabei die normale Wirkungsweise des

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Speichers nicht, weil die zu speichernden Signale auf Leitung 34^4 als Gleichstromsignale auftreten und somit die einzige Wirkung des Kondensators CS darin besteht, die voreilenden und nacheilenden Kanten des Gleichstrompegels, wie in F i g. 3 a gezeigt, abzurunden. Die Anordnung steht somit im Gegensatz zu Anordnungen, bei welchen zu speichernde Signale am Eingang zum Speicher in Form von Kurzimpulsen vorliegen; in einer derartigen Anordnung könnte ein dem Kondensator CS entsprechender Glättungskondensator nicht verwendet werden, da er die zu speichernden Impulse stark dämpfen oder eliminieren würde.

Die Anordnung nach F i g. 1 kann — wie durch gestrichelte Linien gezeigt — abgeändert werden, wenn einer der Energie-Meßzähler (beispielsweise der zum Kanals gehörende) zur Messung doppelt soviel Energie wie die anderen Zähler benötigt, bevor die Einprägung eines negativen Pegels auf der ihn mit dem zugehörigen Speicher verbindenden ao Leitung bewirkt wird. Die Abänderung umfaßt eine Leitung34^4, gemäß Fig. 1, die über einen Inverter 41 mit der Leitung 34^4 verbunden ist und einen weiteren Speicher 16,4' speist, der in Aufbau und Wirkungsweise dem Speicher 16^4 gleicht. Der Speieher 16^4' ist mit dem Kanalregister 18^4 über eine Diode DIA' und mit dem Gesamtregister 12 über eine Diode D 2Ä verbunden. Der Abtaster 21 ist mit einer weiteren Leitung 24' mit dem Speicher 16^4' verbunden; auf dieser Leitung wird in der Reihenfolge mit den Abtastimpulsen auf den anderen Leitungen 24 bis 30 ein Abtastimpuls erzeugt.

Im Betrieb bewirkt auf die beschriebene Art jede negative Spannung auf Leitung 34 vi, daß der Speicher 16^4 auf den Speicherzustand eingestellt und die im Register 18^4 enthaltene Gesamtsumme um eins erhöht wird: Jedes gespeicherte Signal wird aus dem Speicher 16^4 durch einen Abtastimpuls auf Leitung 24 ausgelesen und vergrößert die Gesamtsumme im Register 12 um eins. .Wenn durch den Meßwertübertrager 14.4 die negative Spannung auf Leitung 34^4 entfernt ist, legt der Inverter 41 eine negative Spannung an Leitung 34^4', um so den Speicher 16^4' in den Speicherzustand zu bringen und um zu bewirken, daß über die Diode DIA' ein Signal zum Register 18^4 gesandt wird, wodurch die Gesamtsumme im Register 18^4 um eine weitere eins ansteigt. Wenn auf Leitung 24' der nächste Abtastimpuls auftritt, wird das im Speicher 16^4' gespeicherte Signal durch die Diode D 2A' ausgelesen und vergrößert die Gesamtsumme im Register 12 um eine weitere eins.

Demnach wirken der Extraspeicher 16 A gestrichen und der Inverter 41 zusammen, um die Anzahl der durch den Übertrager 14^4 erzeugten Signale zu verdoppeln und um dadurch zu ermöglichen, daß die vom Zähler des Kanals A vorgenommenen Messungen im gleichen Register wie die Ablesung der anderen Zähler aufzeichenbar sind.

Eine Verdoppelungsanordnung der oben beschriebenen Art kann auch in mehr als einem Kanal vorgesehen sein. Einer oder mehrere der Kanäle können statt dessen, oder zusätzlich, Signal-Teilanordnungen aufweisen.

Fig.4A bis 4C zeigt ein detaillierteres Schaltbild einer besonderen Ausbildung der Schaltungsanordnung; in diesen Figuren ist nur einer der vier Kanäle, nämlich der Kanals, gezeigt; die Teile in den F i g. 4 A bis 4 C, die Teilen in den F i g. 1 und 2 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

F i g. 4 A zeigt, daß der Oszillator 20 in der Steuergruppe 10 eine bistabile Flip-Flop-Schaltung 60 aufweist, die durch die Wechselstrom-Hauptversorgung gesteuert ist. Der Abtaster 22 weist einen Ringzähler auf, der seinerseits zwei bistabile Schaltungen 66 und 64 enthält, die der bistabilen Schaltung 60 ähneln und von dieser über eine Leitung 62 gesteuert werden.

Der in Fig. 4B gezeigte Übertrager 14^4 weist ein Paar Transistor-Oszillatorschaltungen 68 und 70, eine in Aufbau und Wirkungsweise der Schaltung 60 ähnliche bistabile Schaltung 72 und einen Emitter-Folgetransistor TR 3 auf. Die Oszillatorschaltungen 68 bzw. 70 weisen Transformatoren Γ 2 und Γ 3 auf und sind auf etwas verschiedene Frequenzen abgestimmt. Die sich drehende Welle des (nicht gezeigten) Elektrizitätszählers ist zum Antrieb eines Paares von Zahnrädern angeschaltet, die derart angeordnet sind, daß ein Rad sich in dem Spalt zwischen den beiden Spulen des Transformators Γ 2 dreht, während das andere Rad sich in dem Spalt zwischen den zwei Spulen des Transformators T 3 dreht. Die beiden Räder sind bezüglich einander derart angeordnet, daß dann, wenn ein Zahn an einem Rad in dem Spalt des einen Transformators liegt, ein Zwischenraum zwischen zwei Zähnen am anderen Zahnrad im Spalt des anderen Transformators liegt. Wenn ein Zahn in den Spalt des Transformators Γ 2 eintritt, wird die Schwingungsamplitude des Oszillators 68 vermindert und somit die bistabile Schaltung 72 in einen solchen stabilen Zustand geschaltet, daß der Transistor TR 3 leitend gemacht wird und das negative Potential an Leitung 34^4 gelegt wird. Wenn in den Spalt des Transformators T 3 ein Zahn eintritt, nimmt die Schwingungsamplitude des Oszillators 70 ab und schaltet somit die bistabile Schaltung 72 in ihren entgegengesetzten Zustand derart, daß der Transistor TR 3 abgeschaltet (gesperrt) und der negative Pegel von Leitung 34^4 weggenommen wird.

Das Gesamtregister 12 weist zwei der bistabilen Schaltung 60 in Aufbau und Wirkungsweise gleichende bistabile Schaltungen 80 und 82 auf, die mit der Leitung 40 (vgl. F i g. 1) verbunden sind, wodurch sie abwechselnd durch aufeinanderfolgende Impulse auf Leitung 40 geschaltet werden. Die Schaltungen 80 und 82 steuern die Erregung der Spulen Ll, L 2, L 3 und L 4 eines nicht gezeigten numerischen Anzeigegeräts.

Das Kanalregister ISA ist dem Gesamtregister 12 im Aufbau ähnlich und weist eine bistabile Schaltung 84 und 86 auf, welche die Erregung der Spulen L S, L 6, Ll und L 8 steuern.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine Zählanordnung mit einer bistabilen Transistorschaltung aus einem ersten und zweiten Transistor, die einen ersten und zweiten Zustand einnehmen kann und die auf erste elektrische Signale anspricht, deren jedes als Gleichstrompegel angelegt wird, um die bistabile Schaltung aus dem ersten in den zweiten Zustand umzuschalten und die auf zweite elektrische Signale anspricht, um die bistabile Schaltung vom zweiten in den ersten Zustand umzu-

schalten und die ferner einen Sperrkreis aufweist, um die Einwirkung der zweiten Signale auf die bistabile Schaltung zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten elektrischen Signale an den Kollektor-Emitter-Kreis des ersten Transistors (TR 1) und die zweiten elektrischen Signale an den Basiskreis des zweiten Transistors (TR 2) angelegt werden und daß der Sperrkreis (R₃, .R₄, C₁) beim Vorhandensein eines ersten elektrischen Signals im Kollektor-Emitter-Kreis des ersten Transistors (TR 1) in seinen Arbeitszustand gebracht wird und so ein Umschalten der bistabilen Schaltung (16 A, 16 B, 16 C, 16 D) durch zweite elektrische Signale verhindert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkreis eine Serienschaltung aus einem Widerstand (R 3) und einer Diode (D 4) aufweist, die zwischen der Basis des zweiten Transistors (TR 2) und dem Emitter des ersten Transistors (TR 1) liegt, wobei das Vorhandensein eines Steuersignals der ersten Art in dem Emitter-Kollektor-Kreis des ersten Transistors (TR 1) die Diode (D 4) in einen Leitfähigkeitszustand vorspannt, um die zweiten elektrischen Steuersignale von der Basis des zweiten Transistors abzulenken, wodurch verhindert wird, daß die bistabile Schaltung ihren Zustand ändert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

909525/379