DE1424713A1 - Matrix aus Vergleicherelementen,insbesondere saettigbaren Magnetkernen - Google Patents

Description

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Böblingen, 16. Mai 1968 bi-oc

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10

Amtliches Aktenzeichen: P 14 24 713. 3

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket 7328

Matrix aus Vergleicherelementen, insbesondere sättigbaren Magnetkernen

Die Erfindung betrifft eine Matrix aus Vergleicherelementen, insbesondere sättigbaren Magnetkernen, mit jeweils zwei Eingängen, welche ansprechen, wenn die Erregung ihres ersten Einganges diejenige ihres zweiten Einganges tiberwiegt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann vorteilhaft in der Nachrichtentechnik, der Steuer- und Regelungstechnik, sowie der Datenverarbeitungstechnik als Informationsumsetzer und -Speicher Verwendung finden, da sie sich besondere einfach raumsparend und betriebssicher aufbauen läßt. Sie gestattet in einfachster Weise nicht nur die Bestimmung, ob von mehreren Eingangssignalen eines größer oder kleiner ist als ein anderes, sondern sie erlaubt auch die *

Feststellung desjenigen Einganges, an dem das Signal größter bzw. kleinster Amplitude anliegt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Matrix aus Vergleicherelementen, insbesondere sättigbaren Magnetkernen, mit jeweils zwei Eingängen, welche ansprechen, wenn die Erregung ihres ersten Einganges überwiegt, mit dem Merkmal, daß jeder Eingang der

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Untertagen {Art 7 § I Abe. 2 Nf. t £«* 3 des Änderungen» v. ,. S*. 1 _ .*.

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Matrix mit den ersten Eingängen der Vergleioherelemente einer der Spalten und mit den «weiten Eingängen der Vergleicherelemente einer der Zellen der Matrix und jeder Ausgang der Matrix mit den Ausgängen der Vergleicherelemente einer Zelle oder Spalte der Matrix verbunden ist·

In einer solchen Anordnung wird Jedes Eingangssignal mit allen Übrigen verglichen und es sprechen alle diejenigen Vergleicher· elemente nicht an· bei denen die Spaltenerregung die Zeilenerregung keine der verschiedenen Zeilenerregungen überwiegt, d.h. also von dem Signal kleinster Amplitude herrührt« sowie in derjenigen Zelle» in der die Zeilenerregung von keiner der versohledenen Spaltenerregungen überwogen wird, d.h« also von dem Signal gröflter Amplitude herrührt, spricht überhaupt kein Vergleicherelement an, so dafi die Tatsache, daß an die mit den Ausgängen der Vergleioherelemente dieser Matrixreihen verbundenen Matrixausgänge während des Vergleichsvorganges kein Signal abgegeben wird, als Kriterium dafür dienen kann, daß an den zugehörigen Singfingen extreme Signalamplituden aufgetreten waren«

Mach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind bestimmte weitere Vergleicherelemente mit Quellen fester Verglelohswerte verbunden, um feststellen zu können, ob die Extremwerte jenseits der durch diese Verglelohswerte gegebenen Orenaen llogen.

Vorteilhafterweise werden mindestens- einige der Vergleicherelemente mit festen Vorerregungen oder Slngängen verschiedener Empfindlichkeit versehen, z*B,, um zu vermelden, dad mehrere Matrixauegänge gleichzeitig erregt werden können»

; folgenden wird dl« Erfindung anhand einiger in den' beigefügten Zeichnungen dargestellter Ausfuhrungsbeispiele näher beschrieben«

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Fig· 1 iet eine «ohematieohe Darstellung einer erfin« dungegesaäfien Matrixi

Fig· 2 xeigt die Hystereeiaaohl«ife einea CIXv die Erfindung anwendbaren Magnetkerne»;

Fig. 3 ist die Teildaretdllung einer weiteren Aueführunfieforra der Erfindung;

Fig. k zeigt an einer Hyateresissohleife die verhältnismäßigen Oröflen der auf einen Magnetkern ein* wirk wirkenden KrKf te und

Fig· $ seigt ein Auaruhrungebeiepiel *ur Ermittlung der Kxtreawert-Signale,

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Zn Fig. 1 let ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches vier getrennte Signale W, X, Y und Z vergleicht und erkennt» die Jedes die Form eines Strome unbekannter Größe haben· Die Vergleichs- und Erkennungeeinriohtung besteht aus einer Mehrzahl von Zellen 10, die in einer Matrix von vier Reihen und vier Spalten angeordnet sind« d. h. Je einer Reihe und einer Spalte für Jedes Eingangssignal W, X, Y und Z. Jede Zelle hat mindestens zwei Informatlonseingängej von denen der eine Reihen· und der andere Spalteneingang genannt werden kann. Drei der Zellen in Jeder Spalte vergleichen das der betreffenden Spalte zugeordnete Signal, z. B. das der Spalte Z zugeord- nete Signal Z, mit den drei anderen Signalen W, X und Y, die drei der die betreffende Spalte Uberkreuzenden Reihen zugeordnet sind. Die vierte Zelle in Jeder Spalte, nämlich diejenige, die der Reihe und der Spalte, die beide demselben Eingangssignal zugeordnet sind, gemeinsam 1st, erhält Ihr Reiheneingangssignal aus einer Normsignalquelle und vergleicht das ihrer Spalte zugeordnete Signal mit diesem Normsignal. Die diese Funktion ausführende Zelle in Jeder Spalte 1st in Fig. 1 mit 10a bezeichnet· Die Stellen, wo die verschiedenen Zellen 10a in der Matrix liegen, beschreiben darin eine Diagonallinie·

Bei der vorstehend besohrlebenen Anordnung ist ein vollständiger Vergleloh Jedes der Signale W, X, Y und Z mit Jedem anderen mög-•lioh. Jeweils zwei Signale, z. B. W und X, werden in zwei Zellen verglichen· Die der Spalte W und der Reihe X gemeinsame Zelle vergleicht das Signal W mit dem Signal.X, und die der Spalte X

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und der Reihe W gemeineame Zelle vergleioht das Signal X mit dem Signal W. Jede Zelle brauoht nur die einfaoho logische Frage zu beantworten! "ist das Spaltensignal kleiner (oder in einigen AuefUhrungaformen größer) ale das Reihensignal?¹¹ Wenn eine der Signale größer als das andere ist, gibt eine der beiden Zellen eine bejahende Anzeige und die andere eine vorneinende· Wenn die Signale innerhalb der vorgesehenen Toleranzen gleioh sind« geben beide Zellen eine verneinende Anzeige·

Obwohl in der hier beschriebenen Form die Erfindung vier Reihen und Spalten von Zellen zum Vergleichen und Erkennen von vier Λ Signalen hat« soll sie nioht auf Matrizen dieser Größe beschränkt sein· Es können beliebig viele Signale verarbeitet werden« Indem Matrizen entsprechender Abmessungen vorgesehen werden» Z· B· können zehn Signale in einer Matrix aus zehn Reihen und zehn Spalten und vierzehn Signale in einer Matrix von vierzehn Reihen und vierzehn Spalten verglichen werden.

Die besohriebenen Vergleichszellen bestehen vor allem aus bistabilen Magnetkernen. Obwohl auch andere Vorrichtungen, die imstande sind« ein Signal mit einem anderen zu vergleichen und anzuzeigen« ob das eine kleiner (oder größer) als das andere ist« in dem hier beschriebenen MatriXBystem verwendet werden können, hat es sich gezeigt« daß Magnetkerne Eigenschaften besitzen« die sie besondere vorteilhaft erscheinen lassen. Fig· 2 zeigt die Hystereseschleife eines Magnetkerns« der in der Erfindung verwendbar 1st. Kerne mit Hyatereaekurven dieser Art werden als bistabil bezeichnet« weil sie swel d^t^ohg^f^o^edene Zustände magnetischer

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Remtnenz haben* Diese Zustände sind in der Hystereseschleife von FIg* 2 durch die Ziffern 1 und 0 gemäß der binären Terminologie bezeichnet. Sie Werden nachstehend als "1-Zustand" und "O-Zustand" bezeichnet. KIr die Zwecke der nachstehenden Be* Schreibung wird der O-Zuatand als RUckatell- oder Lösohzustand angesehen* Dies ist aber eine willkürliche Festsetzung·

Der magnetische Zustand eines bistabilen Kerns kann willkürlich geändert werden« indem eine magnetische Kraft duroh eine mit dem

Kern gekoppelte stromführende Wicklung angelegt wird· Die magne-

t tische Kraft kann eine von zwei entgegengesetzten Richtungen ent« lang der H-Aohse des Diagramms von FIg* 2 haben· Eine auf der H-Aohse nach rechts gerichtete Kraft genügender QvöQe treibt den Kern in einen positiven Sättigungszustand +3 . und eine nach links gerichtete genügend große Kraft treibt den Kern in einen negativen Sättigungszustand -B-. Der Kern bleibt nur so» lange im gesättigten Zustand« wie die Kraft besteht, und wenn die Kraft weggenommen wird« durchläuft der Kern seine Hysteresesohleife zum nächstgelegenen Remanenzzusfcand, nämlich zum !«Zustand, wenn er nach +B_ getrieben wird, oder zum O-Zustand, wenn

er nach ·Β_β getrieben wird· Bei der Beschreibung von Zustands« änderungen eines Kerns 1st es einfacher« die Ausschläge zu den Punkten +B₈ und -B₀ außer aoht zu lassen und einfach zu sagen, daß eine angelegte Kraft den Kern in einen seiner Remanenzzustände treibt.

In den Zeichnungen befindet sich bei Jeder der verschiedenen den Magnetkernen zugeordneten Wicklungen am einen Ende aln schwarzer

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Punkt· Dies· Punkte zeigen den Wiokluntfaeinn der Wiokluneen an. Naoh den hier verwendeten System treibt ein in das mit einem Punkt gekennzeichnete Ende einer Wicklung fließender Strom den zugeordneten Kern aus dem 1«Zustand in den O-Zustand. Ein in ein Wicklungsende ohne Punkt fließender Strom treibt den Kern aus dem O-Zustand In den 1«Zustand·

Gemäß Fig. 1 ist mit dem Kern 11 Jeder der Zellen 10 oder 10a eine Wicklung 12 gekoppelt« die den Spalteneingang für die Zelle bildet» Die Wicklungen 12 aller Kerne 11 in jeder verschiedenen Spalte sind in Reihe geschaltet und bilden Spaltenspulen Cw, Cx, Cy und Cz für die verschiedenen Spalten. Außerdem sind die Kerne 11 der Zellen 10 mit Wicklungen 13 versehen» die die Reiheneingänge bilden. Die Wicklungen 1? jeder Reihe sind in Reihe geschaltet und bilden Reihens pulen Rw, Rx, Ry und Rz¹" für die versohiedenen Reihen. Die Zellen 10a, von denen je eine in jeder· Reihe enthalten ist, sind nioht durch die Reihenspulen gekoppelt, obwohl sie durch die Spaltenspulen verbunden sind.

Da jedes der unbekannten Eingangssignale W, X, Y und Z sowohl | einer Spalte als auch einer Reihe von Zellen 10 zugeführt werden soll, sind Verbindungsstücke 14, 15, 16 und 17 vorgesehen, die die Reihenspulen Rw - Rz in Reihe mit den ihnen entsprechenden Spaltenspulen Cw-Cz schalten. Am einen Ende jeder dieser Reihenschaltungen ist eine Eingangsklemme 18, 19, 20 bzw. 21 vorgesehen. Diese Reihenschaltung entsprechender Reihen- und Spaltenapulen bewirkt die gleichzeitige Erregung aller Spalten- und Reiheneingangswioklungen 12 und 15, die einem Eingangssignal von einer einsigen Eingangsklemme 18, 19» 20 oder 21 aus zuge-

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Die Kerne 11 der Zellen 10 sind außerdem mit Vormagnetieierungawioklungen 23 versehen, deren Aufgabe noch erklärt wird. Die Vormagnetlsierungswioklungen 23 Bind in Reihe gesohaltet und bilden so eine Vormagnetisierungsspule 24, die mit Ausnahme der Zellen 10a die ganze Matrix durchsetzt. Das eine Ende der Zelle 24 ist an den positiven Ausgang eines Vormagnetisierungsimpuls-Oenerators 25 angeschlossen, und das andere Ende hat einen geeigneten Absohluß, der symbolisch durch das Erdsymbol 25a dargestellt wird. Bei dem Vormagnetisierungsimpuls-Generator kann es sich um eine beliebige Vorrichtung handeln, die imstande ist, bei ihrer Betätigung einen Gleichstrom von vorherbestimmter Größe zu erzeugen.

Die Zellen 10a in der Matrix werden verwendet, um die den jeweiligen Spalteneingangswioklungen 12 zugeführten Eingangssignale

*._a

mit einem Normsignal zu vergleichen. Daher ist mit dem Kern 11 Jeder dieser Zellen eine Normsignal-Eingangswicklung 26 gekoppelt. Die Wicklungen 26 der Zellen 10a sind in Reihe gesohaltet und bilden eine Spule 27. Die Spule 27 ist am einen Ende an die positive Ausgangeklemme eines Impulsgenerators 28 angeschlossen, der bei seiner Betätigung ein Stromsignal von vorherbestimmter Größe erzeugt. Das andere Ende der Spule 27 hat einen geeigneten Abschluß, wie er in Fig. 1 durch das Erdsymbol 29 dargestellt ist.

Außer den bereits beschriebenen Wicklungen hat jeder Kern 11 zwei weitere Wicklungen 30 und 31. Die Wicklungen 30 sind Abfrage- oder Auslesewioklungen, und diejenigen Jeder Reihe sind in Reihe geschaltet und bilden so Reihenabfragespulen 32, 33, 34 und 35. Jede der Spulen 32 - 35 i*t an ihrem einen Ende an einen Impulsgenera-

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tor 36, 37, 38 bzw. 39 angeschlossen und weist am anderen Ende einen Abschluß auf, der durch die Erdsymbole 40 dargestellt ist. Die Wicklungen 31 sind Aus gangs wicklungen, über welche Zustandsänderungen der Kerne 11 abgefühlt werden. Die Ausgangswicklungen sind in einer Mehrzahl von Spaltenabfühlspulen S , S , S und S zusammengeschaltet und jeweils einem Eingangssignal zugeordnet. Der liefgestellte Buchstabe hinter dem Bezugszeichen für jede Abfühlspule kennzeichnet das jeweils zugeordnete Eingangssignal.

Die Abfühlspulen S - S sind mit Verstärkern 41, 42, 43 und 44 gekoppelt, welche die Ausgangssignale verstärken, die in den Wicklungen 31 entstehen, wenn Flußumkehrungen in den zugeordneten Kernen 11 auftreten. Jeder der Verstärker 41 - 44 speist einen Eingang einer herkömmlichen Und-Schaltung 45, 46, 47 und 48. Der zweite Eingang jeder Und-Schaltung 45 48 wird von einer Steuerleitung 49 gespeist. Die Und-Schaltungen 45 - 48 haben den Zweck, die Übertragung von Signalen von den Verstärkern 41 - 44 mit Ausnahme der Zeit, in der ein Steuersignal an die Torleitung 49 gelegt wird, zu verhindern.

Der Ausgang jeder Und-Schaltung 45 - 48 ist mit einer Eingangsklemme für ein zugeordnetes Triggerregister 50, 51, 52 bzw. 53 verbunden. Die bistabilen Kippschaltungen 50 - 53 sind vom nichtkomplementierenden Typ, d. h, jede hat zwei getrennte Eingänge, von denen der eine die Kippschaltung Einschaltet und der andere sie Aus-schaltet. Außerdem hat jede zwei getrennte Ausgänge, von denen einer ein Signal erzeugt, wenn die Kippschaltung Ein

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ist, und der

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andere ein Signal erzeugt« wenn si· Au« iet. Solohe bistabilen Kippschaltungen gehören zum bekannten Stand der Technik und werden hier nicht näher beschrieben« In dem in Fig· 1 gezeigten Aueführungsbeispiel der Erfindung sind die Ausgänge der Und-Schaltungen 45 - 48 an die Aus-Eingänge der bistabilen Kipp« schaltungen 50 - 52 angeschlossen, und die Ein-Eingänge sind mit einer RUoksteIlsteuerleitung 54 verbunden* Die bistabilen Kippschaltungen sind also im Eln-Zuatand rüokgesteilt und werden durch in den Ausgangswioklungen 21 induzierte Spannungen Aus-geaehaltet·

Wie sohon erwähnt« kann die Matrix (a) das kleinste aus einer Mehrzahl von Eingangesignalen oder (b) das größte von ihnen bestimmen· Welche Betriebsart verwendet wird, hängt von den re« lativen Polaritäten der Reihen· und Spalten-Eingangwicklungen 12 und 1jJ ab. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Polaritäten eo angeordnet« daß die kleinsten Signale angezeigt werden. Nachstehend sei nun beschrieben, wie die Matrix in dieser Betriebsart arbeitet.

Zunäohst sei auf die Merkmale der Kerne 11 eingegangen. Es ist sohon erwähnt worden, daß diese Elemente bistabil sind· Gemäß ' dem Diagramm von Fig. 2 handelt es eich bei den Kernen 11 nicht notwendigerweise um Kerne mit rechteckiger Hystereseschleife, d. h., sie brauchen keine gut abgegrenzten Schaltechwellen zu haben, wie es bei herkömmlichen Speioherkernen der Fall 1st. Die Kerne 11 werden so ausgewählt, daß die kleinste festzustellende

Signaldifferenz eine- magnetische Feldstärke erzeugt, die ausreicht

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oder fast ausreioht, um einen Kern aua dem einen stabilen Zustand in den anderen zu Behalten*

Die Wirkungsweise der Matrix läßt sich am besten anhand von Beispielen erklären. Es sei angenommen« daß vier positive, konstante Qleiohströme W, X, Y und Z* deren Qrb'ße J>, 5, 1 bzw* 7 Einheiten beträgt, verglichen werden sollen. Weiter sei angenommen, daß eine Stromeinheit beim Durchfließen einer der Wicklungen 12, 13, 23 oder 20 eine Kraft erzeugt, die ausreioht, um einen Kern 11 aus seinem einen Remanenzzustand in den anderen zu schalten. Die Kerne 11 aller Zellen 10 und 10a sind zunäohst | im O-Zustand.

Zur Zeit T1 werden die vier Ströme W-Z den Eingangsklemmen 18 21 zugeführt, um die Eingangswioklungen der Zellen 10 zu erregen. Wie durch die Polaritätspunkte und durch den Pfeil 55 in Flg. 2 angedeutet wird, erregen die Ströme die Reiheneingangswicklungen 1? der Jeweiligen Kerne in einer solohen Richtung, daß die Kerne aus dem O-Zustand in die negative Sättigung, -B₀, getrieben werden« Die Ströme fließen durch die Spalteneingangswicklungen 12 in einer solohen Richtung, daß die Kerne 11 in den 1-Zustand gebracht werden, wie es durch den Pfeil 56 in Fig. 2 angedeutet wird. Daher wirkt in Jeder der Zellen 10 eine Nettokraft, die proportional der Differenz zwischen den Reihen- und Spaltenströmen ist, auf den Kern 11 ein. Wenn die Nettokraft positiv ist (der Spaltenstrom größer als der Reihenstrom ist), neigt der Kern dazu, in den 1-Zustand geschaltet zu werden, sonst bleibt er im O-Zustand. Bei die-

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ser Anordnung kann das Nichtumsehalten eines Kerns als Anzeige dafür betrachtet werden, daß der Spaltenstrom nicht größ.er als der Reihenstrom ist. Die von jeder Vergleichs zelle gewünschte Antwort ist jedoch nicht nur, daß der Spaltenstrom den Reihenstrom nicht überschreitet, sondern auch, ob der Spaltenstrom kleiner als der Reihenstrom ist. Dadurch, daß durch die Vormagnetisierungswicklungen eine feststehende Kraft zugeführt wird, die die Spaltenkraft additiv vermehrt, kann diese Antwort erlangt werden. Daher wird zur Zeit Tl der Vormagnetisierungsstrom-Generator erregt und sendet einen Strom von vorherbestimmter Größe zur Vormagnetieierungs· spule. Wie durch die Punkte an den Wicklungen 23 in Fig. 1 und durch den Pfeil 57 in Fig. 2 angedeutet wird, erzeugt dieser Strom eine Kraft, die die Spaltenetromkraft in jeder Zelle 10 verstärkt. Unter Einschluß der Vormagnetisierung wird ein Kern 11 umgeschaltet, wenn nicht der Reihenstrom gleich oder größer ale der Spaltenetrom plus dem Vormagnetisierungsstrom ist. Das Nichtumschalten eines Kerne zeigt daher an:

1. daß der Spaltenetrom kleiner ale der oder gleich dem Reihenetrom ist und

2. daß der Reihenetrom den Spaltenetrom um mindestens die Größe dee Vormagnetisierungsstroms überschreitet.

Durch Veränderung der Größe des Vormagnetieierungsstroms kann man verschiedene Vergleichebedingungen festlegen. Durch Erzeugung verschiedener Vormagnetisierungsstrommengen in verschiedenen Zellen derselben Matrix lassen sich spezialisierte Vergleiche durchführen*

Nach dieser Erklärung der Wirkungsweise der Zellen 10 seien nun

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dl« verschiedenen KrKfte betrachtet« die in der Matrix bei Anlegen der Ströme W, X, Y und Z erzeugt werden. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Nettodifferenzkraft in jeder Zelle 10 für das zu erörternde Beispiel an« Ee wird in diesem Beispielsfall angenommen, dafl der Vormagnetisierungsstrom gleioh 1 Einheit, ist«

Tabelle 1 C„(5 Einh.) C_v(1 Einh.) C_(7 Einh.)

Einh.)

Rx(5	Einh.	)	-1
Ry(i	Einh·	)	+3
Rz(7	Einh.	)	-3

+3

mm*

+5 -1

-1 -3 mit -5

+5 t3 +7

Zur Zeit T2 werden die Eingangssignale abgetrennt« und der Vormagnetislerungsstromgenerator 25 wird durch ein geeignetes Steuermittel (nioht gezeigt) abgeschaltet. Alle Kerne» die positive Kräfte empfangen haben« sind im 1-Zustand, und diejenigen« die negative oder keine Kräfte empfangen haben, bleiben im O-Zustand. Oem&A der vorstehenden Tabelle hat mindestens ein Kern 11 in einer Zelle 10 in jeder Spalte mit Ausnahme von C eine positive Nettodifferenzkraft von einer Einheit oder mehr empfangen und ist daduroh in den 1-Zustand geschaltet worden.

Um den kleinsten der verschiedenen EingangestrUrne zu bestimmen, brauchen nur die Zellen 10 der verschiedenen Spalten geprüft zu

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werden· In jeder Spalt« außer der dem kleinsten Strom zugeordneten muß mindestens eine Zelle 10 einen Spalteneingangsstrom empfangen haben« der bei Addition zum Vormagnetisierungsstrom die auf dem Reiheneingangsetrom beruhende negative Kraft überwunden und den Kern in den 1«Zustand gesohaltet hat. Daher muß die Spalte« in der kein Kern 11 im 1-Zustand ist» den kleinsten Strom darstellen. Die Prüfung der Tabelle 1 zeigt« daß mindestens ein Kern 11 in jeder Spalte mit Ausnahme von C in den 1-Zustand gesohaltet worden 1st« Daher stellt Spalte C den kleinsten Eingangsstrom dar, nämlich den Eingangsstrom 1, der 1 Einheit beträgt.

Die Tatsaohe, daß kein Kern 11 einer Zelle 10. in Spalte C im 1-Zustand ist, zeigt ferner an« daß der Eingangsstrom Y minde-•tens um den feststehenden Wert des Vormagnetisierungsstroms unter allen anderen liegt· Wenn in keiner Spalte nach der Eingangs· zeit ein Kern 11 im O-Zustand geblieben 1st« war kein Eingangssignal um soviel kleiner als die anderen« um die Verglelohsbedingungen zu erfüllen· ~

Beim Betrachten der Zellen 10a in den verschiedenen Spalten sieht man, daß zur Zeit T1 Jede Zelle 10a einen positiven Spalten-Eingangsstrom über ihre Wicklung 12 empfängt wie die Zellen 10. Um diese Eingangssignal mit dem Normalsignal zu vergleichen«, wird der Signalgenerator 28 durch geeignete Steuerungen (nioht gezeigt) gleichzeitig mit dem Anlegen der Signale W-Z erregt. Daduroh wird ein Strom von vorherbestimmter Größe duroh die Leitung27

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gesendet, um die Wicklungen 26 zu erregen. Dieser Strom hat λ**»* jaC»p e-Richtung, daß eine negative magnetische Kraft gemäß dem Pfeil 58 in Fig. 2 entsteht. Wenn der in der Spaltenwicklung 12 einer beliebigen Zelle 10a fließende Strom größer als der Normstrom ist, wird der Kern 11 der betreffenden Zelle in den 1-Zustand geschaltet. Das Nichtumschalten des Kerns zeigt also an, daß der Spaltenstrom gleich oder kleiner als der vorherbestimmte Normstrom ist. Die Zellen 10a erkennen also ihre jeweiligen Spaltenstromeingänge in bezug auf die vorherbestimmte Norm. Durch entsprechende Einstellung des Ausgangs des Generators 28 kann man jede gewünschte Erkennungsnorm aufstellen. Für das vorliegende Beispiel sei angenommen, daß die Norm 4 Stromeinheiten beträgt. Gemäß der nachstehenden Tabelle 2 erzeugen bei den

Zellen 10a die Spalten C und C die Eingangsströme eine negative Kraft,

w y

während die Zellen 10a der Spalten C und C eine positive Kraft aufweisen«

χ ζ

Die Kerne dieser beiden letztgenannten Zellen 10a werden daher in den !-Zustand umgeschaltet.

Tabelle 2 C (8 Einh.) C (5 Einh.) C (1 Einh.) C (7 Einh.)

■ ™ ^x ■ y ^z

Leitung 27

(4 Einh.) -1 +1 -3 +3

Das Auslesen dir In der Matrix gespeicherten Vergleichs- und Erkennungsergebnlsse kann in verschiedener Weise erfolgen. Bevorzugt wird das Verfahren, die Zellen 10 und la reihenweise durch aufeinanderfolgende Erregung der Abfrageleitungen 32 - 36 abzufragen. Bei diesem Verfahren wird jeweils nur ein Kern in einer Spalte ausgelesen, und es wird nur ein Minimum an

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λ*

unerwünschtem Rauschen erzeugt. Es sei z, B. angenommen, daß der Generator 36 als erster während des Auslesens erregt wird. Es fließt dann ein Lesestrom von dort aus durch die Leitung 32 und erzeugt Kräfte in der oberen Reihe von Kernen in der durch den Pfeil 59 in Fig. 2 angezeigten Richtung. Der Lesestrom muß groß genug sein, um die Kerne 11 aus dem 1- in den 0-Zu stand umzuschalten. Die oberen Kerne 11 der Spalten C und C werden daher in den 0« oder Rückstell-Zustand zurückgeschaltet und er«

zeugen beträchtliche Ausgangsströme in den Ausgangeleitungen S und S . Diese Ausgangssignale werden nach entsprechender Verstärkung durch die Und-Schaltungen 46 und 48 geleitet, die während der Lesezeit durch das Anlegen eines Steuerimpulses an die Torleitung 49 geöffnet sind, und weiter zu den bistabilen Kippschaltungen 51 und 53. Diese werden in den Aus-Zustand geschaltet, was sofort anzeigt, daß weder das Signal X noch das Signal Z das kleinste war. Die oberen Kerne 11 der Spalten C und C werden durch den

w y

Leseimpuls aus dem O-Zustand zur negativen Sättigung getrieben und erfahren keine Flußumkehrung. Dadurch werden nur unerhebliche Spannungen in den Abfühlspulen S und S erzeugt, und den bistabilen Kippschaltungen

w y

50 und 52 werden keine wesentlichen Signale zugeführt. Diese Kippschaltungen bleiben Ein.

Bei Erregung des Impulsgenerators 37 für die zweite Reihe von Kernen 11 werden alle Kerne in dieser Reihe, die vorher im 1-Zustand waren, rückgestellt. Gemäß Tabellen 1 und 2 werden wieder nur in den Ausgangsleitungen S und S Signale induziert. Da die Kipp-

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Λ*

schaltungen 51 und 53 schon Aua-geeohaltet worden sind, haben diese Signale keine Wirkung· Wenn dagegen der Impulsgenerator 38 erregt wird, wird der der Reihe R und der Spalte C^ gemeinsame Kern 11 aus dem 1- in den O-Zustand gesohaltet· Das resultierende Signal in der Leitung s_w wird verstärkt und der Kippschaltung 50 zugeführt« die es Aue-aohaltet. Nur die Kipp« sohaltung 52 bleibt im Ein-Zustand·

Als nächster wird der Leseimpulsgenerator 39 erregt. Der einzige dadurah umgesohaltete Kern 1st der Kern 11, der der ReI-hä R₂ und der Spalte C₂ gemeinsam 1st· Das Ausgangssignal die- ' see Kerns bleibt wirkungslos» da die Kippschaltung 53 bereits Aus ist.

Am Ende der Auslese- oder Abfrageoperation bleibt die* bistabile Kippschaltung 52 Ein-gesohaltet und zeigt an, daß während der Eingabe kein Kern in Spalte C in den 1-Zustand geschaltet worden 1st und dad daher

1« das Signal Y kleiner als alle anderen ist«

2· das Signal Y sioh von Jedem anderen um mindestens 1 Einheit unterscheidet und

3· das Signal Y nicht größer als das Normsignal ist.

Xm vorstehenden Beispielsfall lag ein Signal vor, daß genügend kleiner als die anderen ist« um eine gute Anzeige zu liefern· Wenn jedooh kein Signal so viel kleiner als alle anderen gewesen wäre, wie der Vormagnetisierungsstrom beträgt, würde mindestens ein Kern 11 in jeder Spalte während der Eingabe in den 1-Zustand

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gebracht, und alle Kippschaltungen werden während des Auslesens Aua-gesehaltet.

Fig· 3 stellt ein anderes Ausführungsbelapiel der Erfindung dar, in dem Jede Zelle 10 anzeigt, ob der Spaltenstrom den Reihenstrom um einen proportlonelien Wert unterschreitet anstatt um einen feststehenden Wert. Die Haujöaestandteile des AusfUhrungsbelspiels von Flg. 3 gleiohen denen von Fig« 1 und tragen daher dieselben Bezugsziffern· Xn diesem Ausführungsbeispiel ist Jedoch keine Vormagnetlslerungsleitung und kein entsprechender Generator vorgesehen« Eine der Funktion der Vormagnetlsierungsleitung etwa gleichende Wirkung wird erzielt durch Erhöhung der Windungszahl der Spalteneingangswioklung 12* jeder Vergleiohszelle 10. Es entsteht also zwischen der Wloklung 12' und der Wioklung 13 in Jeder Zelle 10 ein Windungsverhältnis, das etwa der Proportion entsprioht, um welche sich der kleinste Strom vom näohstgrößeren Strom unterscheiden muß· Wenn z. B. ein Eingangssignal nur dann als das kleinste erkannt werden soll, wenn das nächstgrößere mindestens doppelt so groß ist, muß jede Wioklung 12* doppelt so viele Windungen haben wie die Reihenwicklungen 13· Wenn also eine Stromeinheit durch eine Wioklung 12* fließt, erzeugt sie eine doppelt so große magnetische Kraft wie eine durch eine Wioklung Ij5 fließende Stromeinheit· Ein Kern 11 wird aus dem 0- in den 1-Zustand umgeschaltet, wenn nioht der in der Reihenwicklung fließende negative Strom etwa doppelt so groß wie der Spaltenstrom ist· Die Nlchtumsohaltung eines Kerns kann daher als Anzeige dafür genommen werden, daß der Spaltenstrom proportional um etwa den Faktor 2 kleiner ist als der Reihenstrom. Verschiedene proportioneile Fak-

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toren erbJQt «ten bei verschiedenen tfindungeverhältnlBeen·

Kaoh Wuneoh können auch verschiedene Wlndungsverhaltnleee in verschiedenen Zellen derselben Matrix vorgesehen werden· Außerdem laeßea sloh die Lehren von Fig. 1 und J für spezialisierte Vergleiche kombinieren· Duron Verwendung des richtigen Windungaverhältnißee· zwischen den Reihen» und 8palteneingängen und weiterhin einer feststehenden Vormagnetisierung kann 2· B. eine Matrix so ausgebildet werden« daß sie anzeigt, ob ein Eingangssignal etwa um den Faktor 2+n Einheiten kleiner als alle anderen 1st. '

In den vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsbeisplelen ist die Matrix so angeordnet« daß sie den kleinsten von mehreren Strömen anzeigt· Ran kann aber die gleiche Kombination von Elementen auch benutzen« um den größten in einer Gruppe von Strömen festzustellen* Dies kann man erreichen durch Umkehrung der Polaritäten der Reihen- und Spaltenwioklungen 12 und 1j5 bzw. 12* und 13 in den Zellen 10· Das Hysteresesohema von Fig· k zeigt die Relation von Kräften in dem magnetischen Kern 11* einer so angeordneten Zelle· Es sei wieder angenommen« daß sich der Kern 11* im Remanenzzustand O befindet. Ein den Reihenwioklungen zugeführt er Eingangsstrom erzeugt eine Kraft in der Richtung des Pfeils 60, die dazu neigt« den Kern in den 1-Zustand zu schalten. Ein den Spaltenwioklungen zugeführter Eingang astrom erzeugt eine Kraft in der Richtung des Pfeile 61« die dazu neigt« den Kern im O-Zustand zu halten. Der Kern bleibt nur dann im anfänglichen Zustand« wenn der Spaltenstrom gleich dem Reihenstrom

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oder erüfler let· &** Niohtumeohfclten doe Kern* zeigt also an« daß der Spaltenstrom mindestens gleich dem Reihenstrom ist« Duroh eine Vormagnetisierungakraft in Riohtung des Pfeils 62, die die auf dem Reihenstrom, beruhende Kraft verstärkt« kann den Kern in allen Fällen mit Ausnahme desjenigen Falles umschalten, daß der Spaltenetrom den Reihenstrom mindestens um einen festen Wert überaohreitet. ·

Wenn anstatt einer feststehenden eine proportionale Differenz zwisohen Signalen angezeigt werden soll« kann die Windungszahl der Reihenwicklung in Jeder Zelle 10 erhöht und der Vormagnetisierungsstrom weggelassen werden·

Ein System von Spaltenabfühlspulen. Verstärkern und bistabilen Klppeohaltungen kann wie in Fig. 1 verwendet werden, um wie in dem zuerst beschriebenen AusfUhrungsbeisplel anzuzeigen, welche Spalte evtl. keine Kerne im 1-Zustand enthält. Die diese Bedingung erfüllende Spalte stellt dann das größte Eingangssignal dar.

Das Erkennen der Eingangssignale in bezug auf ein Normsignal kann ebenfalls dadurch erreicht werden, daß die Normsignal-Eingangswioklung Jeder Zelle 10a so gepolt wird, daß der Normalstrom eine Kraft in Richtung des Pfeils 6j3 von Fig. 4 erzeugt. Die Spalteneingangswioklung jeder Zelle 10a ist so gepolt, daß eine Kraft in Richtung des Pfeile 61 erzeugt wird«

Ein anderes System zum Anzeigen des größten von mehreren Ein-

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gangssignalen erhält man durch Verwendung der in Fig, I gezeigten Matrixanordnung, in der man aber die Zellen reihenweise und nicht spaltenweise prüft. Wie Tabelle 1 zeigt, stellt zwar die Spalte, in der nach der Eingabe kein Kern im l_rZustand ist, das kleinste Eingangssignal dar, aber die Reihe, in der kein Kern im 1-Zustand ist, stellt das größte Eingangssignal dar.

Wenn die Matrix gemäß Fig, 5 zusätzllich mit reihenorientierten Abfühlleitungen SS , SS . SS und SS versehen wird, welche alle Zellen 10 jeder einzelnen Reihe miteinander verbinden, und außerdem Verstärker 65 - 68, Torschaltungen 69 - 72 und bistabile Kippschaltungen 73 - 76 vorgesehen ä

werden, können sowohl das größte als auch das kleinste Signal in einem einzigen Arbeitsgang erkannt werden. In Fig, 5 sind zur Verdeutlichung der Darstellung die Reihenleitungen R - R , die Spaltenleitungen C - C und die Vormagnetisierungsleitungen 27 weggelassen worden, aber natürlich sind sie in einer tatsächlichen Anordnung in der in Fig, I gezeigten Weise enthalten. Die in Fig, 5 gezeigte Ausleseeinrichtung besteht aus Lesespulen 77, 78 und 79, die jede diagonal durch die Matrix verlaufen und so je einen Kern in jeder verschiedenen Reihe und Spalte verknüpfen. Generatoren 80, 81 und 82 erregen die Spulen 77 · 79, Bei dieser Wicklungsanordnung wird jeweils nur ein mit einer Abfühlleitung S -S oder SS - SS gekoppelter Kern rückgestellt, und es wird nur sehr wenig Rauschen erzeugt. Das Lesen kann natürlich auch in anderer Weise erfolgen, Z, B, können alle Kerne 11 auf einmal ausgelesen werden. In diesem Falle besteht aber die Gefahr, daß durch die additiven Wirkungen des Rauschens in Kernen, die nicht tatsächlich umgeschaltet wer«

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den, ein faleohes Signal erzeugt wird·

Aus der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnungen ist ersichtlich, daß die verbesserte Vergleichs- und Erkennungsmatrix ein einfaches und leistungsfähiges Mittel zum Vergleichen und Erkennen jeder beliebigen Zahl von Eingangssignalen darstellt· Durch die Verwendung bistabiler Magnetkerne als Vergleichsvorrichtungen erlangt man sowohl Genauigkeit und Zuverlässigkeit als auoh eine einfache und leichte Herstellung* Bei rlohtiger Auswahl der Bauelemente 1st es möglich, eine Matrix aufzubauen, in der die verschiedenen Wicklungen jeweils nur eine Windung haben, wodurch-es möglioh wird, die Vorrichtung genau so einfach zusammenzubauen, wie es für den Bau magnetischer Speiohermatrizen bekannt ist« Es versteht sich jedoch« daß auoh andere bistabile Elemente benutzt werden können, die imstande sind. Signale miteinander zu vergleichen«

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Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE

1. Matrix aus Vergleicherelementen, insbesondere sättigbaren Magnetkernen, mit jeweils zwei Eingängen, welche ansprechen, wenn die Erregung ihres

ersten Einganges überwiegt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Eingang (W bis Z) der Matrix mit den ersten Eingängen (12) der Vergleicherelemente (10) einer der Spalten (C bis C ) und mit den zweiten Eingängen (13) der

Yf Z

Vergleicherelemente einer der Zeilen (R bis R ) der Matrix und jeder Ausgang (S bis S ) der Matrix mit den Ausgängen (31) der Vergleicherelemente einer Zeile oder Spalte der Matrix verbunden ist.

2. Anordnung^xach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang (13) je eines auf einer Matrixdiagonalen liegenden Vergleicherelementes (10a) jeder Spalte der Matrix mit einer Quelle (28) für einen festen Vergleichswert verbunden ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vergleicherelemente (10) mit Ausnahme der mit einem festen Ver- %

gleichswert gespeisten mit einer festen Vorerregung verbunden sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherelemente der Matrix mit Ausnahme der mit einem festen

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Unterlagen {Art. 7 § I Abe. 2 Nr. I Satz 3 des Änderungen«, v. 4. 8. U#,

Vergleichs wert gespeisten für die Eingänge der einen Koordinate mit einer anderen Empfindlichkeit versehen sind wie für die Eingänge der zweiten Koordinate.

5. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherelemente (10) sowie die an die Ausgänge (S bis S )

W Z

angeschlossenen Schaltungen (41 bis 44) Speichereigenschaften aufweisen und daß die Vergleicherelemente zeilen-, spalten- oder diagonalreihenweise rückstellbar sind.

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