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| Schal'.i.--1--,gsar.ordnung zur Überprüfung eines
(n -Codes |
| m |
Die Erfindung- betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überprüfung eines (n)-Codes,
bei dem n die Anzahl der-belegbaren Plätze und m die Anzahl der jeweils -,elegten
Plätze bedeuten.
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Bei der Übertragung und Verarbeitung von Daten ergeben sich zahlreiche
Probleme, die nur dann mit einem erträglichen gerätetechnischen Aufwand gelöst werden
können, wenn die Daten.in codierter Form vorliegen. Unter einem Code versteht man
eine Zuordnung zwischen zwei Liäten-von Zeichen oder Elementarzeichengruppen. Einer
der bekanntesten Codes ist der binäre Code. Bei ihm sind den Zahlen im dezimalen
System bestimmte Kombinationen der Zeichen 0 und L im dualen Zahlensystem
zugeordnet. Für 16 Dezi-malzahlen .benötigt man beispielsweise
16 vierstelligeL-O-Kombinationen.
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Will man aber die Dezimalzahlen in der Weise durch 1-0-Zeichen darstellen,
daß jede Zahl ebensoviele L-bzw. 0-Zeichen besitzt wie eine andere, so is-t z.B.
bei Zulassung von nur einem L-Zeichen für die Dezimalzahlen eins bis zehn eine zehnstellige
L-O-Darstellunc,# erforderlich. Man spricht dann von einem Eins-aus-zehn-Code oder
abgekürzt geschrieben von einem
-Code. Verallgemeinert man diese Betrachtung und läßt etwa m L-Zeichen für die Dezimalzahlen
1 bis n zu, so spricht man von einem
-Code.
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Diese Codierung wird in der Technik immer dann verwendet, wenn beispielsweise
n Signalquellen zur Verfügung stehen, von denen eine stets gleichbleibende Anzahl
von m verschiedenen Signalen zur Bildung eines Codes verwendet werden. Beispielsweise
müssen in nachrichtenverarbeitenden Anlagen häufig die m Signalzustände von n- Einrichtungen
überprüft worden, um die einwandfreie Funktion eines Gerätes oder Bauteiles zu kontrollieren.
Hierfür bietet sich der -Code als besonders geeignet an. Er hat den Vorteil, daß
immer
nur m verschiedene Zeichen zur Bildung des Codes kombiniert
werden.und
dadurch mit verhältnismäßig einfachen Mitteln die-Fehlerfreiheit'des Codes festgestellt
werden kann. Es sind bereits'zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die
Störungen bei der Übertragung und Verarbeitung von
-codierten Nachrichten registrieren können.
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In de ' m DBP,1 009 673 ist eine Codiereinrichtung angegeben,
bei der das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von m Bedingungen aus einer Anzahl
von n Bedingungen durch zwei definierte Schaltzustände der zu überprüfenden n Eirrichtungen
angezeigt wird. Je nach dem Zustand der Einrichtungen werden diesen zugeordnete
Widerstände in einen Stromkreis ein- oder abgeschaltet. Durch das 7,-dsammenschalten
der Widerstände wird die Vorspannung
Schalter, beispielsweise Transistoren, stufenweise geändert, um bei genau n Signalzuständen
eine Meldung abzuleiten. Auf einem ähnlichen Prinzip baut die in dem DBP
1 063 64*2 angegebene Anordnung auf. Auch hier wird das Potential einer Ausgangsgröße
in-Abhängigkeit von der Anzähl der abgetasteten Einrichtungen verschoben.. Die Ausgangsgröße
verläuft nach einer hyperbelähnlichen Funktion und steht an den beiden Brückenpunkten
einer Brückenanordnung an. Die Hyperbelfunktion entsteht dadurch, daß dann, wenn
eine relativ geringe Zahl von n Eingängen zu- oder abgeschaltet wird, sich die Brückenspannung
stärker ändert, als wenn n groß ist.
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Die Nachteile der genannten Schaltungsanordnungen sind-in der
DAS 1 216 934 geschildert, wo auch ein
-Codpsignalprüfer angegeben ist, der diese Nachteile vermeidet. Dieser Codesignalprüfer
besteht in bekannter Weise aus einer'Parallelschaltung von Kontakten, die den einzelnen
Schaltelementen individuell zugeordnet sind, und die jeweils beim Vo rliegen des
Arbeitszustandes betätigt werden. Diese Kontakte liegen in Reihe mit Widerständen,
die bei all-en Schaltelementen gleich groß sind.- Mit dem festen Verbindungspunkt
der einzelnen Reihenschaltungen und mit einem gemeinsamen Widerstand, der andererseits
an festem Potential liegt,' ist eine Auswerterschaltung verbunden, die vorzugsweise
zwei elektronische Schalter mit verschieden hohen Schwellwerten und ein von diesen
gesteue'rte Anzeigeschaltmittel aufweist.
Indem-zwischen den parallelen
Reihenschaltungen von Schaltern und Widerständen und dem gemeinsamen Widerstand
eine Steuerelektrode eines Transistorsangeschlossen wurde, dessen Ausgangselektrode
an den Steuereingang einer Aus'werterschaltung geführt ist und dessen dritte Elektrode
auf einem festen Potential liegt, konnte mit dieser Erfindung erreicht werden, daß
die Ausgangsgröße einen linearen Verlauf hat. Neben diesen bisher genannten analogen
Verfahren gibt es Prüfeinrichtungen, die durch die Kombination bestimmter Schaltelemente
die zu prüfenden digitalen Signale wiederum digital auswerten und am Ausgang das
Ergebnis durch eine Ja-Nein-Aussage ausgeben. Solche Anordnungen finden immer dort
Anwendung, wo durch Vermeidung gewisser Baugruppen und/oder -elementen nur ein digitales
Verfahren möglich oder wirtschaftlicher ist. In der DAS 1 020 688
ist eine Anordnung angegeben, bei der das gleichzeitige Vorhandensein von m Bedingungen
aus einer-,Anzahl von n möglichen Bedingungen stufenweise durchgeführt ist. Diese
Anordnung ha-t den Nachteil, daß die Leistungsaufnahlme d.er einzelnen Eingänge
verschieden hoch ist.
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Eine Schaltung, die bei digitalen Baugruppen ohne Schwierigkeiten
.Verwendung finden kann, ist die in der DAS 1 229 134 angegebene Schaltungsanordnung
zur Überwachung der Anzahl von Code-Elementen für nach einem gleichgewichtigen Code
umgesetzte#Informationen. Diese Anordnung ist gekannzeichnet durch
ein Maschennetzwerk mit einem Eingang und einem Ausgang. Jede Masche besteht aus
zwei parallel geschalteten Gleichstromzweigen. In digsen Gleichstromzweigen liegen-je
ein Arbeitskontakt und ein Ruhekontakt, die Empfangsrelais zugeordnet sind. Zusammen
bilden diese Bauelemente eine exklusive ODER-Schaltung mit in zwei Ebenen angeordneten
Steuerkontakten. Die einzelnen Maschen sind aneinander gesetzt.
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Dadurch gibt es Überlappungsstellen, denen wiederum Steuerkontakte
nach einem bestimmten Schema zugeordnet sind. Liegt am Eiügang der Gesamtschaltung
ein Signal an, so erscheint am Ausgang nur dann ein Signal, wenn genau m Empfangseinrichtungen
(Relais) von n möglichen angespi#ochen haben. Durch Einbau
von Hilfsrelais
in dieses Naschennetzwerk und durch die Verwendung mehrerer Eingänge und Ausgänge
ist es möglich, diese Anordnung gleichzeitig für mehrere Codes zu verwenden. Außerdem
kann durch eine geringfügige Erweiterung dieses Systems neben der Uberwachung des
Codes- auch die Decodierung dieses Codes vorgenormen werden. In diesen Falle spricht
nur dann das gerade für -"iese Kombination vorgesehene-Ausgaberelais an, wenn sowohl
die Anschlußleitung als auch die Verbindungsleitungen als richtig erkannt wurden.
Dieses Maschennetzwerk kann für zahlreiche Zwecke vorteilhaft verwendet werd-n.
Ein Nachteil ist jedoch, daß'es immer für einen bestimmten Anwendungsfall ausgelegt
werden muß. Besonders große Schwierigkeiten bereitet außerdem die Umstellung von
einer Codierung auf eine. andere oder die gleichzeitige Prüfung verschiedener CodeWörter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der bekannten Vorrichtungen
miteinander zu.verknüpfen und insbesondere den Auf#rand für die gleichzeitige Prüfung
verschiedener Codewörter herabzusetzen. Dilese Aufgabe'wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß eine Schaltmatrix mit n Spalt'eri und m Zeilen vorgesehen ist, in deren
Knotenpunkten sich je ein Schaltelement mit zwei.Eingängen A und
D sowie zwei Ausgängen B.und C befindet, welches die Ein-und Ausgänge
durch die schaltalgebraische Gleichungen B = A v I),-C A & D
miteinander
verknüpft und daß für die Zeilenausgänge der Matrix e ine Auswerterschaltung vorgesehen
ist, die anzeigt, welcher #n) -Code bei vorgegebenem ngierade ansteht. Dabei wird
die Natrix m -,so ausgelegt, daß die Knotenpunktelemente der Matrix aus drei NAND-Gattern
mit je zwei Eingängen und einem Ausgang bestehen, Wobei der Ausgang des einen
NAND-Gatters. je einem Eingang der bei-.den anderen zugeführt ist und
je ein Eingang dieses NAND-Gatters unter Bildung der Knotenpunkteingänge
jeweils mit-dem anderen, Eingang der beiden anderen NAND-Gatter verbunden ist und
daß die Ausgänge der beiden anderen NAND-Gatter die Knotenpunktausgänge bilden,
Ein
Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher,beschrieben. Es zeigen Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Prüfnatrix
mit Auswerteschaltung, Fig. 2 ein Knotenpunkt der 2rüfmatrix als NAND-Verknupfung,
-t'ig, 3 Knotenpunktelemente in IZAND-Verknüpfung in Zusammenschaltung zur
Prüfmatrix, Fig. 4 ein Knotenpunkt der Prüfmatrix als NOR-Verknüpfung.
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In der Fig. 1 ist e ine Prüfmatrix dargestellt, die aus den'Spalten
1 '... 8 und den Zeilen I ... IV-besteht. In den Kreuzungspunkten
der Spalten 1 ... 8 mit den Zeilen I ... IV befindet sich
je ein Ventil mit den Eingängen A und D und den Ausgängen B
und C. Die Kreuzungspunkte der Spalte 1 mit den Zeilen I bis III sind
über die Neg ationsglieder 9 ... 11 einer Auswerteschaltung 12 zuLeführt,
während die Kreuzungspunkte der Spalte 1 mit der Zeile IV direkt mit der
Auswerteschaltung 13 verbunden sind.
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An der 3.e 6. und 7. Spalte der Spalten 1 b is
8 liege beispielsweise das Signal L an, während an den Spalten 1,2,4,5,8
das Signal 0 anstehen möge. Die Knotenpunktelemente besitzen, wie bereits
erwähnt, je zwei Eingänge A,D und zwei Ausgänge B,C. Die Ein- und Ausgänge
sind durch die Gleichungen B = A v D und C iL &-,
D
miteinander verknüpft. Steht nun an der Spalte 7 ein L-Signal an,
so erhält das Knotenpunktelement zwischen der 7. Spalte und der I..Zei-lenur
vom Eingang-A einen Impuls, Da aber am Ausgang C nur dann ein Signal ansteht,
wenn sowohl am Eingang A als auch am Eintrang Dein Signal vorhanden ist.
hingegen der Ausgang'B auch dann ein Signal abgibt, wenn an A oder an
D ein Signal liegt, kann das Knotenelement das Signal nur an den Knotenpunkt
zwischen der 6. Spalte und der I. Zeile weiterleiten. Dieser Knotenpunkt
erhält dadurch zwei Eingangssignale, nämlich je eine von dem Eingang
A und dem Eingang D.
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Damit kann das Knotenpunktelement'6/1 gemäß der angegebenen Gleichung
sowohl zu dem Knotenpunkt 5/1 als auch zu dem.*Knotenpunkt 6/11 ein Signal
geben. Die Knotenpunkte 5/1 und 4/1 erhalten von
den Spalten
5 bzw. 4 keine Impulse, so' #aß der von der Spalte 7
ausgegangene Impuls
bis zu dem Knotenpunkt-3/I weitergeschoben wird und das vom Knotenpunktelement 6/I.-nach
6/11 gelangte Signal ungestört bi s zum Knotenpunkt 3/11 gelangt. Das Knotenpunktelement
VI erhält nun wieder zwei Eingangsimpu.lse und gibt somit auch zwei Ausgangsimpulse
ab. Der Impuls A gelangt über 2/1, I/I-und ein Negationsglied-9 zu der Auswerteschaltung
12. Der an.C anstehende Impuls. von 3/1 dagegen ist zugleich Eingangsimpuls am A-Eingang
des Knotenpunktes 3/11. In 3/11 erscheint aber auch der Impuls von 6/TI als Signal
des Eingangs D und veranlaßt das Knotenpunktelement"sowohl ein Signal nach
2/11 als auch nach 3/111 zu senden. Von 2/11 wird das Signal über 1/II und ein Negationsglied
10 der Auswerteschaltung 12 zugeführt. In der Zeile 4 erscheint überhaupt
kein Signal.' In der Fig. 2 ist ein Knotenpunktelement in isolierter Darstellung
gezeigt, bei dem im wesentlichen die Grundelemente der NAND-Technik mit zwei Eingängen
verwendet sind.
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Ein Negationsglied 13 ist mit seinem'Ausgang sowohl mit einem
Eingang des NAND-Gliedeß 14 als auch mit einem Eingang des NAND-Gliedes
15 verbunden. Der zweite Eingang des INAND-Gliedes 14 ist dem einen Eingang
des NAND-Gliedes 16 zugeführ t, während der Ausgang des NAND-Gliedes 14 mit
dem,zweiten Eingang des NAND-Gliedes 15 und dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes
16 verbunden i.st.
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Der Ausgang des N.AND-Gliedes 16 ist an den Eingang eines Negationsgliedes
17 geschaltet.
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Die Knotenpunktelemente sollen die Gleichung B =
A v
D und.-C
= 3 & D-erfüllen. Damit ergibt sich folgende Wahrhe.itstafel
| A D B C |
| L. L |
| 0 0 0 0 |
| 0 L L 0 |
| L 0 1 0 |
Erscheint-nur am Eingang
A des Negationsgliedes
13 ein Signal, so steht an dem einen Eingang des NJAM-Gliedes
15 kein
Signal an. Da aber die beiden Eingänge des NAND-Gliedes 14 ebenfalls ohne Signal
sind, ist am zweiten Eingang des NAND-Gliedes
15 ein Signal vorhanden. Ur,
ohne,Inversion ein Signal abgeben zu können, müßten beide Eingänge von
1 5 mit Signalen beauf.schlagt sein. Die Negierung durch
15 bewirkt
aberi daß im vorliegenden Fall ein Signal am Ausgang B ansteht.
In Ausgang
C kann deshalb kein Signal erschei-C> nen, weil an beiden Eingängen des NAND-Gliedes
16 Impulse anstehen müßten, um durch die ans--hließende doppelte Negation
zu dringen. Steht sowohl am Eingang
A als auch am Eingang
D ein Signal
an, so geht ein Signal durch da s NAND-Glie6 14 und, da
13 negiert, sind
die Ein.g*,ängevon
15 unterschiedlich beaufschlagt, was durch nochmalige
Negation durch
15 zur Folge hat, daß das Signal ansteht.
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In de-,n beiden Eingängen von 16-entstehen gleichzeitig Signale, so
daß durch die anschließende zweimaligb Negation durch das NAND-Glied 16 u
nd das Negationsglied 17 auch das Signal C ansteht.- Für den Fall,
daß nur D vorhanden ist, ist der von A
kommende Eingang von
15 mit einem Signal beaufschlagt. Auch beide Eingänge von 14 haben ein Signal,
das aber durch 15 invertiert wird und somit die Eingänge von 16 unterschiedliche
Vorzeichen aufweisen. Durch die Negation mittels 15 wird aber erreicht,'daß
B ansteht. An den Eingängen von 14 sind beide Signäle vorhanden. Dadurch
wird aber das eine Eingangssignal von 16 mittels 15 negiErt und
C kann wegen der darauffolgenden zweimaligen Negation nicht erscheinen. Sind
sowohl A äls-auch D nicht vorhanden, so sind die Eingänge von
15 beide-mit Signalen beaufschlagt, denn einmal gibt 13 ein Signal
ab, das sofort dem einen Eingang von 15 zu#eführt wird, und zum anderen bewirkt
dieses Signal zusammen mit dem nicht vorhandenen Signal D ein positives Ausgangssignal
von 14. Durch beide zusammen jedoch wird erreicht, daß B wegen der Negation'durch
15 nicht ansteht. Da am Ausgang von 14 ein Signal ansteht, D aber
nicht vorhanden ist, kann auch 0 nicht erscheinen. Damit ist bewiesen, daß
die angegebene Schaltung die gestellten Ford erungen erfüllt.
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ScaallGet man die in Fig. 2 dargestellten Knotenpunktelemente gemäß
der in Fig. 1 angegebenen Weise zusammen, so stellt man fest,
daß
jeweils zwei Negationsglieder 13 und 17 aufeinandertreffen. Damit
heben sie si'ch aber gegenseitig auf und es ergibt sich eine vereinfachte Schältunz-
nach Fig. 3. Um in dem dp-rgestellten speziellen Beispiel sowohl
-Codes als auch - und
-Codes prüfen
zu können, ist die Auswerteschaltung 12 so aufgebaut, daß für die Prüfung eines
-Codes das Signal a auf einen Eingang des NAND-Gliedes 18 gegeben,und das
Signal b über ein Negationsglied-19 dem anderen Eingang zugeleitet wird.
Damit steht an P 1 nur dann ein Signal an, wenn
erfüllt ist. Bei der Überprüfung von
Codes werden die Signale a und b einem NAND-Glied 20-mit drei Eingängen zugeführt,
welches ir,#r dann ein Signal abgibt, wenn # und b
vorhanden.und c nicht vorhanden
sind. Für die Prüfung eines
Codes werden entsprechend die'Signale a,b,c einem NAND-Glied 21 mit vier Eingängen
zugeführt. Damit aber in diesem Falle an dem .NAND-Glied 20 für die Überprüfung
eines
-Codes kein Signal ansteht, muß das
-NAND-Glied das -NAND-Glied sperren. Dies
geschibht dadurch, daß das Signal-c über. ein Negationsglied 22 einem Eingang des
-NAND-Gliedes 20 zugeleitet wird. Durch Auswerten der Ausgänge P 1 bis
2 3 bzw. 2 m läßt sich somit ableiten, welcher Code in die Anordnung
eingegeben wird.
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Die Matrix läßt sich auch leicht mit NOR-Gattern aufbauen. Dies geschieht
in der Weise, daß die NAND-Gatter der Knotenpunktelemente lediglich durch NOR-Gatter
er-setzt w'erden, wobei an den Eingängen und an den Ausgängen der Zeilen zusätzlich
Inverter vorgesehen sind.
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Die mit der Erfind,ung-erzielten Vorteile bestehen insbesondere-darin,
daß ohne erheblichen g-erätetechnischen Mehraufwand mehrere verschiedene Codewörter
mit der gleichen Matrix in zeitlicher Reihenfolge geprüft werden können, wobei.das
Codewort mit den größten Werten für
n und m die Größe der Anordnung bestimmt.
Die Anzahl der zu überwachenden Einrichtungenkann.zu.dem unbeschränkt erweitert
werden, wobei der gerätetechnische Aufwand nur linear mit der Anzahl steigt. Von
besonderem Vorteil ist dabei, daß in allen -Codes und bei eine Erweiterung der Anlage
stets die gl_eichen Knotenpunktälemente
ausreichen und somit in hoher Stückzahl gefertigt werden.können.
Vergrößert
man bei einer gegebenen Spaltenzahl n die Zeilen m, so steigt der gerätetechnische
Aufwand weniger als linear an. Beispielsweise sind bei fünf Spalten und einer Zeile
fünf Knotenpunktelemente notwendig, bei zwei Zeil.en dagegen nur noch neun usw..
Sämtliche ZeileneIngänge haben überdies die gleiche Aufnahmeleistung.