DE1537532B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf digitale logische Schaltungen, insbesondere /?z-aus-«-Schaltungen, und elektrische Regelsysteme für Betriebsanlage- oder Verfahrenssteuerungszwecke, bei denen logische Schaltungen verwendet werden.

Derartige Regelsysteme weisen gewöhnlich ein Meßinstrument auf, das so eingerichtet ist, daß als Antwort auf den Wert eines Parameters ein Signal eingeleitet wird, welches einem Umformer zugeführt wird, um die Betriebsanlage oder das Verfahren in einer vorbestimmten Weise zu beeinflussen oder um ein Warnsignal darüber zu geben, daß ein Grenzwert erreicht ist. Der Betrieb des Umformers kann daher einen bedeutsamen Einfluß auf die Betriebsanlage haben,

ίο und es ist wichtig, daß nicht nur das Regelsystem zuverlässig ist, sondern auch das Risiko, daß der Umformer als Antwort auf ein unechtes Signal anspricht, auf ein Minimum beschränkt wird. Es ist üblich, die Meßinstrumente fehlersicher zu konstruieren, d. h.

derart, daß, wenn sie ein falsches Signal liefern, ihr Ausgangssignal identisch mit dem Signal ist, das bei anormalen Zuständen erzeugt würde; daher liefern die Instrumente gewöhnlich ein Ausgangssignal bei normalen Zuständen, während anormale Zustände durch das Fehlen eines Ausgangssignals angezeigt werden. Die Zuverlässigkeit wird weiterhin noch durch Redundanz insoweit verbessert, daß die Instrumente selbst und die Übertragungsleitungen zur Übertragung des Warnsignals zu dem Umformer mehrfach vorhanden sind. Auf diese Weise wird die Information über den oder die Grenzparameter über eine Anzahl von Kanälen zu den Umformern übertragen. Um einen unechten bzw. auf Fehlsignale ansprechenden Betrieb des letzteren soweit wie möglich zu vermindern, sind die Umformer derart ausgebildet, daß sie nur als Antwort auf die Mehrzahl der vervielfältigten Übertragungsleitungen in Betrieb treten. Zu diesem Zweck sind Boolesche Verknüpfungsglieder in das System zwischen das Meßinstrument und den Umformer geschaltet worden, wobei derartige Boolesche Verknüpfungsglieder, wie sie bisher vorgeschlagen wurden und die einen erheblichen Vorteil mit sich bringen, einen . binären Zustand verkörpern, in dem das Element fortwährend in seinen beiden Zuständen durch das Vorhandensein eines elektrischen Wechselstromsignals gebraucht wird, wobei das Element in ein logisches System eingegliedert ist, ansprechend auf das Vorhandensein oder das Fehlen des Wechselstromsignals. So nimmt z. B. in einer Majoritätsschaltung von Booleschen Verknüpfungsgliedern (nachfolgend als binäres Mehrheitssystem bezeichnet) das Ausgangssignal einen der beiden Zustände an, wie sie durch die Zustände, die die Mehrzahl der vervielfältigten Leitungen aufweisen, bestimmt sind. In einer Sicherheitsschaltung, welche ein binäres Mehrheitssystem verkörpert bzw. sich seiner bedient, kann das Vorhandensein eines Ausgangssignals dazu verwendet werden, den Betrieb eines Anlage- oder Verfahrensumformers nur so lange zu unterbrechen, wie Eingangssignale von der Mehrzahl der Instrumente vorhanden sind, während der Umformer zur Abgabe eines Warnsignals oder zur Durchführung einer Steuerung nur dann in Betrieb gesetzt wird, wenn mindestens eine Mehrzahl der Eingangssignale fehlt.

Ein binäres Mehrheitssystem ist der spezielle Fall einer Schaltung zum Abfühlen oder Feststellen des Vorhandenseins von m Markierungseingangssignalen aus einer möglichen Gesamtanzahl von η Eingangssignalen, wobei diese Schaltung im folgenden als »logische /«-aus-n-Schaltung« bezeichnet wird. Ein anderer spezieller Fall einer »logischen m-aus-n- Schaltung« wird als ODER-Schaltung bezeichnet, bei der m = 1 ist. Ein anderer spezieller Fall liegt dann vor,

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wenn nicht alle Eingangssignale den gleichen Wert pliziert, wenn sie Informationen über den Zustand von

haben, z. B. eine Schaltung für den Booleschen Aus- Eingangssignalen liefern sollen, da weitere logische

druck A + BC. , Schaltungen vorgesehen werden müssen, um solche

Aus den Zeitschriften »Transistor Manual«, Copy- Informationen bereitzustellen. Der Gegenstand der right by the General Electric Company 1962, und 5 Anmeldung ermöglicht es jedoch, die logische Schal- »British Communications and Electronics«, März 1962, tung innerhalb des Zeitraumes einer logischen Entsind derartige m-aus-w-Schaltungen mit mehreren in scheidung mehrere logische Entscheidungen parallel aufeinanderfolgenden Verknüpfungsebenen angeord- zueinander treffen zu lassen, und, obwohl die Schalneten gleichnamigen Verknüpfungsgliedern und mit tungen bei höheren Geschwindigkeiten arbeiten rriüseiner Einrichtung zum Unterbrechen der Eingangs- io sen, haben die meisten zur Verfahrenssteuerung verkanäle bekannt. wendeten logischen Schaltungen einen günstigen Spiel-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Anord- raum unter Kontrolle bzw. weisen einen guten Spiel-

riungen dieser Gattung derart weiter zu entwickeln, raum auf.

daß die jeweiligen Eingänge von den Eingangsleitungen Die Erfindung wird nunmehr an Hand der folgenden,

nach Bedarf zur Überprüfung getrennt werden können. 15 sie beispielsweise wiedergebenden Beschreibung näher

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in jeder erläutert, wobei die Erfindung an Hand eines »Zwei-Eingangsleitung ein Schalter vorgesehen ist, der von aus-drei«-Systems mit Redundanz beschrieben wird einem Impulserzeuger derart gesteuert wird, daß die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, von denen Eingangskanäle je einzeln unterbrochen werden. Die Fi g. lA'und IB Schaltbilder sind, die zwei Arten Unterbrechung geschieht derart, daß jede Kombi- 20 eines binären Mehrheitssystems zeigen, auf die die nation von m Kanälen der Reihe nach überprüft " vorliegende Erfindung anwendbar ist,
wird. F i g. 2 A und 2 B Impulsmuster sind, die beispiel-

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin- haft für eine bei dem binären System der Fig. IA

dung empfangen die in den Eingangsleitungen lie- angewendeten Impulskodierung sind,

genden Schalter vorbestimmte Impulsmuster, von 25 F i g. 3 ein Schaltbild zeigt, das die logische Schal-

denen jedes für einen Eingangskanal charakteristisch tung von F i g. i B benutzt unter typischer Verwen-

ist, und die Schaltung liefert ein Ausgangssignal in dung von Ferritkernen als Verknüpfungsglieder,

Form einer Impulsfolge, die eine Information über die F i g. 3 A Impulsmuster zeigt, die sich auf die Ko-

die Zahl η übersteigende Anzahl von Eingangskanälen, dierung entsprechend F i g. 3 beziehen,

die Eingangssignale haben, enthält, und einen Analy- 30 F i g. 4 ein logisches Schaltbild entsprechend

sierer aufweist, der eine Information darüber liefert, F i g. 3 zeigt,

wie viel mehr als m Eingangskanäle ein Eingangssignal F i g. 4A ein Impulsmuster entsprechend F i g, 4

aufweisen. zeigt,

Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge ist F i g. 5 eine Anordnung unter Verwendung eines

der Analysierer ein Frequenzdiskriminator. 35 mehrfach durchlöcherten magnetischen Kernes als ein

Um die Übertragung einer Information zu ermög- Mehrheits-Verknüpfungsglied zeigt, im wesentlichen

liehen, wenn die Anzahl der vorhandenen Eingangs- entsprechend der Anordnung von Fig. IA,

signale zwischen m und η liegt, muß irgendein Merkmal Fig. 5 A, 5 B und 5 C Impulsmüster entsprechend

des vorhandenen Eingangssignals variabel sein, wobei F i g. 5 zeigen,

dieses Merkmal nicht nur leicht nachweisbar sein muß, 40 F i g. 6 ein logisches Schaltbild entsprechend
sondern auch nicht die logische Operation auf das F i g. 5 ist, das ein logisches System zeigt, in dem eine Signal beeinträchtigen darf. Typischerweise hat das Anzahl von mehrfach durchbohrten Kernen in einer Eingangssignal die Form eines Impulses, und das einzelnen AuslÖseieitung zur Speisung eines Uinfor-Merkmal, das variabel gemacht ist, ist die Impulsfolge- mers zusammengefaßt sind, während
frequenz, derart, daß das Eingangssignal eine Impuls- 45 F i g. 7 ein Schaltbild wiedergibt, das eine bevorfolge wird, wobei ein Wechsel in der Anzahl der zugte Art von Prüftestanordnungen darstellt, die das Impulse im Aüsgangssignal dafür benutzt wird, um impulskodierte beschriebene Verfahren in sich eineinen Wechsel in der Anzahl, die die Minderheit der schließen.

Eingangssignale bildet, anzuzeigen. Die Impulsvertei- In den Fig. IA und IB sind die zwei Formen lung in dem Ausgangsmuster kann angeben, welches 50 eines Schaltnetzes dargestellt, und zwar die konjünk-Eingangssignal oder welche Eingangssignale fehlen. tive und die diskonjunktive Form, auf die die vor-Das Fehlen von mehr als (« — m) Eingangssignalen liegende Erfindung anwendbar ist, wobei als Eingängskann durch das vollständige Fehlen von Impulsen signale drei Variable A, B und C in einem binären dargestellt werden. Mehrheitssystem verwendet werden, und ein Aus-Entsprechend einem weiteren Erfindungsmerkmal 55 gangssignal als Antwort auf das Vorhandensein von weist eine »logische m-aus-w-Schaltung« Mittel auf, mindestens zwei aus drei der Eingangssignale äbgeum Eingangssignale über Eingangskanäle in eine geben wird. In F i g. IA wird jeweils ein unterschied-Impulskombination von einer Impulsfolge zu ko- liches Paar von drei Eingangssignalen je einem von dieren, wobei die Kombination charakteristisch für drei ODER-Gliedern zugeleitet, und die Ausgänge den entsprechenden Kanal ist und geeignet ist, die 60 davon werden einem UND-Glied zugeleitet, das ein logische Operation über die Impulse durchzuführen, Ausgangssignal erzeugt, als Antwort auf das Vordie mehrmalig synchron mit einer der Impulsfolgen handensein von mindestens zwei Eingangssignalen, sind, um die logische Operation für jede der Impuls- wobei das Ausgangssignal charakteristisch für die folgen durchzuführen, so daß der Ausgang eine Infor- Anzahl der vorhandenen Eingangssignale ist. In mation über verschiedene Kombinationen von Ein- 65 F i g. 1B werden die verschiedenen Paare der drei gangskanälen zusätzlich zu der erwünschten logischen Eingangssignale UND-Gliedern zugeführt, wobei das Ausgangsinformation enthält. Ausgangssignal von jedem derselben eine Funktion

Logische Schaltungen sind im allgemeinen sehr korn- der beiden Eingangssignale ist. Die Ausgangssignale

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der UND-Glieder werden einem ODER-Glied züge- c) Wenn die Anzahl der ausbleibenden Eingangsleitet, wie in F i g. 1B dargestellt. signale (r) zwischen 1 und (m—n) liegt, dann wird

Es besteht die Möglichkeit, jedes beliebige Ver- das Ausgangsmuster entgegengesetzt der Summe knüpfungselement zu verwenden, z. B. Relais oder der entsprechenden Identifikationsmuster sein, Magnetkerne, um die Mehrheits-Schaltfunktionen in 5 und der Reduktionsfaktor der mittleren Impuls-Übereinstimmung mit der in den Fig. IA und IB folgefrequenz wird n—rcm\ncm sein, was zwischen dargestellten Weise durchzuführen, wobei jedoch die (1—m\ri) und 1/ncm liegt. Wenn z. B. η = 6 und physikalischen Eigenschaften der gewählten Elemente m — 4 ist, so ist die erforderliche Anzahl der und die verwendete Methode, die Signale zu kodieren, Taktimpulsphasen = 6c₄ = 15. Änderung der eine bestimmte logische Gestalt bevorzugen kann. io mittleren Impulsfolgefrequenz infolge Beseitigung

Im folgenden werden für jede Form eines binären eines Eingangssignals = (1—mfri) = ¹J₃. Ände-Mehrheitssystems geeignete Impulskodierungsmetho- rung der mittleren Impulsfolgefrequenz infolge den näher betrachtet. In F i g. 2 A ist ein für die binäre Weglassens von n—m Eingangssignalen = ¹J₅Ci konjunktive Form der F i g. 1A geeigneter Kode dar- = ■Visgestellt. Eine Taktimpulsfolge D ist in drei Phasen 1, 15

2, 3 unterteilt, die in drei Paare eingeteilt sind, um Wenn die oben beschriebenen Impulskodierungsdrei Kanälen, B und C zu identifizieren. Da jedes muster der in Fig. IB dargestellten Form einer der ODER-Glieder von Fig. IA ein unterschied- binären Majoritätsschaltung zugeführt wird, so ergibt liches Paar von Eingangssignalen aufweist, werden die sich, daß jede Kombination von 2 (oder in) Eingangs-Ausgangssignale der ODER-Glieder die drei Takt- 20 Signalen nur mit einer Taktphase übereinstimmen wird, impulsphasen enthalten, wenn alle Eingangssignale Die Koinzidenzphase wird für jede Kombination vervorhanden sind. Das Ausgangssignal des kombinie- schieden sein, und, da die Anzahl der Taktimpulse die renden UND-Gliedes wird daher alle drei Takt- gleiche ist wie die Anzahl der möglichen Kombi- , impulse enthalten, d. h. die Impulsfolgefrequenz wird nationen von Eingangssignalen (ncm), werden alle die des Grundtaktimpulsmusters sein und so wie unter 25 Taktphasen dem ODER-Glied eingegeben werden, E in F i g. 2 B identifizierbar sein. Wenn ein Ein- wenn alle Eingangssignale vorhanden sind,
gangssignal verschwindet, haben zwei ODER-Glieder Ein anderer Weg der Anwendung einer Impulsder F i g. 1A nur noch ein restliches Eingangssignal. kodierung für die Vorrichtung von F i g. IB besteht Diese restlichen Eingangssignale werden zwei ver- darin, eine einzelne Taktphase jeder Kombination von schiedene Paare von Taktimpulsen enthalten, so daß 30 Eingangssignalen und nicht jedem einzelnen Eindie Eingangssignale zu dem UND-Glied nur noch in gangssignal zuzuteilen. Die Anzahl der Taktphasen ist einer Phase übereinstimmen werden. Daraus folgend die gleiche wie in dem oben beschriebenen System, und wird der Ausgang des UND-Gliedes eine Impulsfolge- die Wirkungen des Wegnehmens einer Minderheit von frequenz von nur noch ¹Z₃ der Grundtaktimpulsfolge- Eingangssignalen ist die gleiche hinsichtlich einer frequenz (F i g. 2B) entsprechend F haben. Wenn 35 Änderung der Impulsfolgefrequenz,
mehr als ein Eingangssignal weggelassen ist, werden Die obige Technik oder Prüfungsmethode findet ihre beide Eingangssignale zumindest einem der ODER- Anwendung bei der Regelung einer Anzahl von ParaGlieder fehlen und keine Impulse werden dem ent- metern einer Kernreaktoranlage, wo Reaktorsichersprechenden Eingang des UND-Gliedes wie bei G heitsstäbe oder Reaktorabstellvorrichtungen von einem zugeführt werden. Der Ausgangszustand des UND- 40 Umformer betätigt werden, dem das Ergebnis von Gliedes, darstellend eine Mehrzahl von fehlenden Ein- Meßinstrumenten, die verschiedene kritische Reaktorgangssignalen, besteht daher im vollkommenen Fehlen parameter abtasten, zugeführt wird. Aus Sicherheitsvon Impulsen, d. h. die Impulsfolgefrequenz ist 0. gründen können die Leitungen (oder die sogenannten

Die beschriebene Technik kann auf jede Zahl von Auslöse- bzw. Abschalteleitungen), die die durch Kanälen ausgedehnt werden und etwa wie folgt zu- 45 mehrere getrennt voneinander gemessene, verschiedene sammengefaßt werden: Wenn η die gesamte Anzahl Parameter ermittelten Signale tragen, jede für sich eine der Eingangssignale und m die Anzahl der für den Auslösung des Reaktors einleiten. Jeder Parameter »In-Betrieb«-Zustand benötigten Eingangssignale ist, selbst wird durch eine Gruppe von einzelnen Instruum zu bewirken, daß ein Ausgangssignal in dem menten gemessen, vorteilhafterweise von drei, und »In-Betrieb«-Zustand vorhanden ist, dann ist die 50 das Signal wird dem Umformer über ein Mehrheits-Anzahl der benötigten Taktimpulsphasen höchstens Verknüpfungsglied zugeführt, welches bewirkt, bzw. ncm· Jedes Eingangssignal muß einem eindeutigen welches es ermöglicht, daß der Umformer in Betrieb Impulsmuster zugeordnet sein, so daß jede einzelne gesetzt wird, um den Reaktor (gewöhnlicherweise) als Taktphase m aus η Eingangssignalen zugeordnet ist. ein Ergebnis einer Nullsignalantwort von zwei aus drei

Impulsmuster können für jeden Wert von m und η 55 Instrumenten auszulösen, d. h. abzustellen, oder sonstabgeleitet werden, wobei im allgemeinen die folgenden wie durch Signale von den Instrumenten, die einen Ergebnisse erscheinen. unsicheren Zustand anzeigen.

F i g. 3 zeigt das Schaltbild, in dem die in F i g. 4

a) Wenn ein Eingangssignal ausbleibt, wird das Aus- dargestellten Schaltfunktionen bei einem binären gangsimpulsmuster dem Identifikationsmuster 60 Mehrheitssystem angewandt werden, bei dem eine des ausgefallenen Eingangssignals entgegengesetzt Kombination eines Ferritkerns und eines Transistors (oder ergänzend) sein, und die mittlere Impuls- als Verknüpfungsglied verwendet wird. F i g. 3 ist im folgefrequenz wird F Taktimpulse (1 — mjn) sein, wesentlichen von selbst verständlich, wobei die drei wo FTaktimpulse = Taktimpulsfrequenz. Meßinstrumentenkanäle A, B und C kleine Span-

b) Wenn (n—in) Eingangssignale ausbleiben, wird 65 nungssignale von ihren entsprechenden Instrumenten nur eine der Taktphasen übrigbleiben, und die erhalten, wenn diese korrekt arbeiten und einen Para-Impulsfolgefrequenz wird daher auf F Takt- meter innerhalb vorbestimmter Grenzen messen, impulse/iic/» reduziert werden. wohingegen sonst kein Signal vorhanden ist. Die

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Spannung wird in jedem Fall in ein Impulsmuster Φ_λ kombinierte Ausgangssignal der drei Stufen I, II und

bzw. Φ₂ bzw. Φ₃ (Fig. 3A) durch einen Schaltkreis III kann als ΑΒΦ₁ + BCΦ<₂ + CA Φ₃ dargestellt

umgewandelt, der einen Transistor Tr₁, einen Konden- werden, d.h., wenn Signale von allen Kanälen vor-

sator C und Widerstände R aufweist. Von einem nicht handen sind, werden Ausgangsimpulse bei allen drei

dargestellten Taktimpulsgenerator werden charakte- 5 Phasen Φ_ΐ5 Φ₂ und Φ₃ auftreten. Wenn das Signal von

ristische Impulsmuster an die Transistorbasis angelegt, irgendeinem der Kanäle ausbleibt, werden zwei Glieder

und während der Impulsintervalle kann der Konden- des obigen Ausdruckes den Binärwert 0 haben, und

sator C eine Ladung speichern, abhängig von dem nur eine der drei Phasen wird übrigbleiben. Die Im-

Signalstrom. Ein negativer Impuls entlädt den Konden- pulsfolgefrequenz ist somit durch drei geteilt. Wenn

sator über einen Kollektorkreis. In jedem Kanal weist io irgendein Paar oder alle der drei Eingangskanäle den

der letztere ein Paar Wicklungen, die auf verschiedene Binärwert 0 haben, so werden alle Glieder des analy-

Paare von drei Ferritkernen F₁, F₂, F₃ gewickelt sind, tischen Ausdrucks für das kombinierte Ausgangssignal

auf, wobei die Wicklungen durch die Bezugsziffern a, verschwinden. Das Ausgangssignal der binären Mehr-

b, c gekennzeichnet sind, und zwar entsprechend dem heitskonfiguration hat somit drei Zustände. Diese sind:

Kanal, dem sie zugehören. Die Kerne tragen weiterhin 15

eine Ausgangswicklung ο und eine Rückstell wicklung r, 1. Eine Impulsfolgefrequenz entsprechend den drei die Teile eines Kreises zur Rückstellung bzw. Um- gegenseitig versetzten Impulsfolgen Φ_1} Φ₂, Φ₃.
kehrung des Kernes sind, so daß, wenn der Kern 2. Eine Impulsfolgefrequenz entsprechend nur einer zwischen zwei magnetischen Zuständen geschaltet Phase vpn Φ_1; Φ₂ °der Φ3, d. h. nur ¹J₃ der Impulswird, z. B. durch zwei Impulse Φ₁ und Φ₂, der Impuls, 20 folgefrequenz von 1, wenn das Signal eines Kanals der an der Ausgangswicklung 0 erscheint, der Basis den Wert 0 hat.

eines Transistors Tr₂ zugeführt wird und bewirkt, daß 3. Vollkommenes Fehlen der Impulse, wenn eine

der Strom von einer lokalen Quelle durch die Rück- Mehrzahl der drei Eingangssignale den Wert 0 hat. Stellwicklung r fließt, was den Fluß in dem Kern in

dem gleichen Sinne umrichtet wie der Φ^ίπιρυΐβ in 25 Der bisher beschriebene Teil des Systems kann als

der Wicklung a. ausreichend bzw. adäquad angesehen werden, um eine

Impulsmuster Φ_ΐ5 Φ₂, Φ₃ werden somit während des »Zwei-aus-DreH-Mehrheitsschaltung für drei Kanäle

ordnungsgemäßen Arbeitens an zwei der drei Kerne F₁ bereitzustellen, um das resultierende Mehrheitssignal

bis F₃ angelegt, und ein geeignet gebildeter Ausgangs- der Anschlußleitung W zu einem Umformer zu über-

impuls wird von jeder Rückstellwicklung abgenommen. 30 tragen. In größeren Regelkreisen jedoch, z.B. für

Die Ausgangsimpulsmuster werden in eine Auslöse- solche, wie sie für Kernreaktoren bereits erwähnt sind,

leitung kombiniert (ODER-Schaltung in F i g. IB) in muß das resultierende Signal mit anderen kombiniert

einer Weise, welche das »Zwei-aus-drei«-binäre Mehr- werden, die von ähnlichen Gruppen von Kanälen in

heitssystem vervollständigt und die Setz-Eingangs- einer gemeinsamen Auslöseleitung Γ herrühren, die

signale den Magnetkern/Transistor-Verknüpfungsglie- 35 ^dem Umformer zugeführt werden,

dem zuführt, die die Auslöseleitung bilden. Die In F i g. 4 werden die Ausgangssignale von anderen

»Löschung« bzw. das »Zurücksetzen« wird durch ein der beschriebenen Gruppe ähnlichen Gruppen der

unabhängig erzeugtes Impulsmuster Φιντ (F i g. 3) Auslöseleitung über die Anschlußleitungen U + V

bewirkt. zugeführt.

In dem Schaltbild (F i g. 4) wird angenommen, daß 40 In jedem Fall werden die kombinierten Ausgangsjeder Kern, wie er auch dargestellt ist, ein bistabiles signale der drei Anschlußleitungen W, U und V dazu Element ist, das zwei Eingangssignale hat, die in der verwendet, ein Ferritkern-Transistor-Verknüpfungs-Lage sind, den Kern vom »Setz-Zustand« S in den glied einzustellen, wobei eine Anzahl von ihnen in »Löschungszustand« R umzuschalten, und die wechsel- Kaskade als ein »UND«-Glied in einer Schaltung verweise zugeführt werden müssen, um ein Ausgangs- 45 wendet wird, die der Auslöseleitung T vorgelagert ist. signal zu liefern. Jede der drei Ferritkern-Transistor- Das erste Verknüpfungsglied der Kaskade wird durch stufen I, II, III, die in einer binären Mehrheitskonfigu- einen Impuls Φιντ zurückgesetzt, der, wie in F i g. 4A ration gezeigt sind, ist zum Empfang eines Setzsignals dargestellt ist, aus einer Reihe von Impulsen besteht, und eines Löschsignals von zwei verschiedenen Ka- die zwischen Φ_χ, Φ₂ und Φ₃ verschachtelt sind. Das nälen der drei Kanäle A, B und C geschaltet. Die 50 Ausgangssignal jedes Gliedes nach dem ersten wird Signale von den Kanälen B und C werden in die zur Rückstellung des folgenden Gliedes der Kaskade binären Ferritkern-Transistorstufen I, II und III durch verwendet. Der »Zurücksetzzustand« kann nur zu dem kodierte Impulse Φ_1; Φ₂ und Φ₃ eingeblendet, die Endausgang der Kette (zu dem Umformer führend) durch das in F i g. 4A dargestellte besondere Impuls- gelangen, wenn alle Glieder vorher ihr »Setzsignal« muster gekennzeichnet sind. Das kurzzeitige Aus- 55 ^von ihrer zugehörigen logischen Mehrheitsentscheigangssignal von der ersten Stufe I tritt auf, wenn dieser dungsschaltung erhalten haben. Das Fehlen irgend-Ferritkern von dem Eingangssignal des Kanals A auf eines dieser Setzimpulse von einer der logischen Mehrdie Phase Φ_χ »zurückgesetzt« ist, wodurch der magne- heitskonfigurationen wird daher am Ausgang der tische Flußzustand von Φ₂ eines vorhergehenden Setz- Kaskadenkette der Verknüpfungsglieder durch das signals des Eingangs von Kanal B umgeändert wird. 60 Fehlen des folgenden Zurücksetzimpulses angezeigt. Das Ausgangssignal der Stufe I kann daher durch Es versteht sich von selbst, daß der Ausgang durch ein ΑΒΦ_Χ dargestellt werden, d. h., ein Ausgangsimpuls geeignetes Meßinstrument abgefühlt werden kann, um tritt in Phase mit dem Φ₂ Impuls auf, vorausgesetzt, diesen Zustand bei einer Überwachung anzuzeigen, daß Eingangssignale von den Kanälen A und B vor- Entsprechend der bistabilen Natur der verwendeten handen sind. 65 Verknüpfungsglieder wird jeder magnetische Fluß, der

Die Ausgangssignale der beiden anderen Stufen II dem Ferritkern zu seiner Einstellung zugeleitet wird,

und III können in ähnlicher Weise durch die Aus- gespeichert, bis zu der Zeit, zu der er zurückgesetzt

drücke BC Φ₂ und CA Φ₃ beschrieben werden. Das wird. Die Wirkung, wenn ein einzelner Kanal ausfällt

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oder versagt, wird somit in jeder von zwei verschie- Aussetzens des Kanales/1. Wie zu erkennen ist, tritt

denen Gruppen wie folgt sein. Das Kombinierungs- eine Flußumkehr unter der Ausgangswicklung erst

glied, das der Quelle Φιντ am nächsten liegt, wird nach Eingang des dritten Aussteuerungsimpulses und

einen Setzimpuls nur auf einer der drei Phasen Φ_χ, jedem weiteren dritten Impuls auf.

Φ₂, Φ₃ empfangen, so daß als Folge davon nur der 5 In logischen Mehrheitsschaltungen mit einer großen

Impuls der Φιντ Impulsfolge, der direkt dieser einen Zahl von Eingangssignalen ist es notwendig, Laddic-

Phase folgt zu der Auslösungsleitung hindurchgehen anordnungen in Kaskade zu kombinieren, wobei der

wird. Ein weiterer Fehler in einem einzigen Kanal Ausgang des einen Laddies dazu benutzt wird, die

einer logischen Mehrheitskonfigutarion, der später der Zurücksetzungswicklung des nächsten zu erregen. Die

Auslösungsleitung eingegeben wird, wird keine weitere io Wirkung der Impulskodierung einer solchen Anord-

Änderung der Impulsfolgefrequenz zur Folge haben, nung, bei der der Ausgang des Laddies L₁ zum Zurück-

da die Impulsfolgefrequenz der durch einen zweiten setzen des Laddies L₂ verwendet wird, ist in F i g. 5 C

Kanal eingegebenen Setzimpulse, der das Signal in dargestellt, aus der zu entnehmen ist, daß der End-

einem ihrer Kanäle fehlt, die gleiche ist wie die Impuls- ausgang nicht von dem Zurücksetzimpulsmuster ver-

folgefrequenz der Zurücksetzimpulse, die in der Lage 15 schieden ist. Der Ausgang gibt somit Information über

waren, durch das erste Glied der Kette hindurch- die Minderheitssignale, er zeigt jedoch nicht an, in

zugehen, von dem ein Kanal den Binärwert 0 hat. welchem Laddic der Minderheitsfehler aufgetreten ist.

Die Impulskodierungstechnik, die zuvor in Ver- Wenn eine Anzahl von Laddicelementen in einer bindung mit Verknüpfungsgliedern, die Ferritkerne Kaskadenanordnung auf diese Weise kombiniert ist, mit einer einzigen Öffnung aufweisen, beschrieben ist, .20 können sie so ausgebildet werden, daß sei einen Beist ebenso bei mehrere Öffnungen aufweisenden Kernen standteil der den Umformer speisenden Auslöseleitung anwendbar, z. B. bei den Kernen, die als Laddies be- bilden. Eine derartige Anordnung hat jedoch zwei kannt sind. Die Verwendung von Laddies als Mehr- Nachteile. Erstens ist es notwendig, zwei gegeneinheits-Verknüpfungsglieder ist bekannt, wobei ein Hin- ander versetzte Sätze von Kodierungsimpulsen vor-' weis auf eine derartige Verwendung in »British Nuclear 25 zusehen, um das korrekte Phasenverhältnis zwischen Energy Society Journal, Jan. 1963, Bd. 2, Nr. 1, S. 74 »Einstellen« und »Aussteuern« von benachbarten Lad- und 85« zu finden ist. Für den vorliegenden Fall ist es dies aufrechtzuerhalten. Zweitens ist es nicht möglich, ausreichend, festzustellen, daß der Laddic als ein Glied die Zustände der einzelnen Gruppen von Laddicwirkt, von dem ein Ausgangssignal so lange geliefert (Halte)-Eingangssignalen durch Überwachung jedes wird, als eine Mehrzahl von Eingangssignalen zur 30 Laddicsausganges anzuzeigen, da das Ausgangsmuster gleichen Zeit vorhanden sind. In einem »Z wei-aus-Drei«- einer einzelnen Stufe durch das Impulsmuster beSystem werden die Eingangssignale einzeln Haltewick- stimmt ist, das sowohl von vorhergehenden Stufen wie lungen auf zwei verschiedenen von drei Stufen des auch von den Zuständen der eigenen Gruppe von Laddies zugeführt. Diese besondere Anwendung eines Halteeingangsimpulsen erhalten wird.
Laddies liefert ein weiteres Beispiel eines Mehrheits- 35 Eine bevorzugte Art, die Ausgänge einer Anzahl Verknüpfungsgliedes, das ein Ausgangssignal erzeugt, von Laddic-Mehrheits-Verknüpfungsgliedern in einer das nur als Antwort auf das Vorhandensein einer Auslöseleitung zu kombinieren, ist in F i g. 6 darge-Mehrzahl von Eingangssignalen erscheint, das jedoch stellt. In dieser Anordnung sind alle Laddicglieder keine Information des Zustandes einer Minderzahl von selbständig und benutzen alle die gleiche Vorrichtung Eingangssignalen gibt. 40 zur Kodierung der Impulse. An die einzelnen Laddic-

So zeigt z.B. Fig. 5 ein Schaltbild eines mit meh- ausgänge angeschlossenen Überwachungsgeräte wür-

reren Öffnungen versehenen Ferritkernes, der sechs den daher nur auf die Zustände der entsprechenden

Sprossen r_x bis r₆ und Seitenschienen 7, 8 aufweist. Gruppe von Eingangsimpulsen ansprechen. Um die

Drei ausgewählte Sprossen r_ls r₃ und r_h tragen jeweils Verknüpfungsglieder in die Auslöseleitung zu kombi-

zwei Wicklungen entsprechend jeweils zweier ver- 45 nieren, verwendet die in F i g. 6 dargestellte Anord-

schiedener Kanäle A, B und C, wobei diese »Halte- nung ein Ferritkern-Transistor-Verknüpfungsglied, wie

Wicklungen« in entsprechender Weise mit a, b und c es in F i g. 3 beschrieben ist. Der Grund dafür ist, wie

bezeichnet sind. Die Schiene 7 trägt einen Satz Wick- aus obigem zu entnehmen ist, daß der Laddic von der

lungen zwischen einander abwechselnden Sprossen Zeitkoinzidenz der Impulse abhängig ist, und es kann

und die Schiene 8 eine Steuerwicklung. Der Laddic 50 sein, daß der Zurücksetzimpuls für das zweite Laddic-

hat eine Ausgangswicklung, die um einen Teil des element nicht in Phase mit dem Φιντ Impuls ist, so

Laddies gewickelt ist, in welchem der Fluß als Folge daß der folgende Laddic niemals rückgestellt würde,

eines Impulses umkehrt, der an die Zurücksetzwicklung F i g. 6 zeigt die logische Schaltung für eine »Zwei-

nach der Zuführung eines Aussteuerungsimpulses an- aus-Drek-Mehrheitsschaltkreislogik, angewendet auf

gelegt wird, vorausgesetzt, daß mindestens eine der 55 drei Laddies, L₁, L₂ und L₃, die für die Parameter

Haltewicklungen auf jeder der ausgewählten Sprossen (N-1), N und (N + 1) kennzeichnende Signale

r_x, r₃ und r₅ erregt ist. durch ihre entsprechenden Eingänge P, R, S; A, B, C

F i g. 5 A stellt die Impulsphasenlage dar. Die Im- und X, Y, Z empfangen. Die Eingangssignale sind pulsmusterΦε und Φΐ> sind die Zurücksetz- bzw. An- entsprechend der Art von Fig. IA kodiert. Der Steuerungsimpulsmuster, während den Haltewicklun- 60 Laddic wirkt in jedem Fall als ein UND Glied, in gen mit Φηα, Φηβ und Φηο bezeichnete Impulsmuster dem das Ausgangs-Mehrheitssignal in den Umformer eingegeben werden, die charakteristisch für die ent- über eine Auslöseleitung gespeist wird, wobei die drei sprechenden Kanäle A, B und C sind. Das Ausgangs- Laddicausgänge jeweils in die Auslösungsleitung über impulsmuster wird dann, wenn alle Kanäle vorhanden Kern-Transistor-Verknüpfungsglieder ähnlich' denen sind, wie bei Φουτ dargestellt sein, mit einem Impuls 65 der F i g. 3 und 4 eingeschaltet sind. Das Ferritkernfür jede Flußumkehr, die durch einen Aussteuerungs- Transistor-Verknüpfungsglied Cr₁ wird durch ein impuls geschaffen ist. Impulsmuster Φιντ umgeschaltet, das in Phase mit

F i g. 5 B zeigt die Wirkung eines Fehlers bzw. eines dem Laddic-Zurücksetzimpulsmuster ist. Auf diese

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Weise stellt das Laddicausgangssignal den Kern des einem End-UND-Glied 40 weitergegeben wird, reko-

Elementes CT₁ ein, und dieser ist in die richtige Phase diert werden, um eine Minderheitsinformation zu

mit dem Impulsmuster Φιντ gebracht, so daß der liefern bezüglich eines Minderheitsfehlers der drei

Kern CT₁ umgeschaltet wird. Die resultierende aus- Auslöseleitungen T₁ bis T₃. Zu diesem Zweck sind drei

gehende Impulsfolge wird zum Zurücksetzen des 5 Glieder 29 bis 31 vorgesehen, jedes mit einem Paar

nächsten Ferritkern-Transistor-Verknüpfungsgliedes zwei verschiedener Phasen der Phasen Φ_1} Φ₂ und Φ_Ά,

CT₂ verwendet. derart, daß das Ausgangssignal jeder Auslöseleitung

Die Anwendung der Impulskodierung auf binäre als ein charakteristisches Impulsmuster erkennbar ist. Mehrheitssysteme bedeutet, daß, weil die Information, Diese werden einem UND-Glied 40 zugeführt, durch die über das Mehrheitssignal erhältlich ist, gleichzeitig io das der Ausfall eines Eingangssignals dadurch ereine Information über die Minderheit der Eingangs- kennbar ist, daß ein 3 :1-Frequenzwechsel auftritt, der impulse gibt, eine Kontinuitätsüberprüfung durch- mittels des Frequenzmessers FM₄ gemessen wird,
geführt werden kann, während das System sicher Die Kodierimpulsmuster Φ_χ, Φ₂, Φ₃ werden von weiter in Betrieb bleibt. Wenn z. B. das Ausgangs- Impulsgeneratoren 41 abgeleitet, die Kanalkodierungsimpulsmuster anzeigt, daß alle drei Kanäle ein Signal 15 impulse zu den Auslöseparametern liefern, wobei aufweisen, kann einer der drei Kanäle in einem binären jedoch jede Phase von einem anderen Generator ge- »Zwei-aus-Drei «-System absichtlich für eine kurze Zeit nommen wird, da sonst der Ausfall eines Generators unterbrochen werden, während das Ausgangsimpuls- das Verschwinden des Schaltungsausganges bewirken muster dieser Gruppe überprüft wird, um zu ermitteln, und so den Umformer in Betrieb setzen würde. Da die ob die charakteristischen Impulsmuster für den Zu- 20 Impulsphasen von getrennten Impulsgeneratoren abstand, daß ein Kanal ausfällt, erzeugt werden. Wenn genommen werden, müssen diese synchron laufen, um die Impulsmuster - (Frequenz-) Überwachungsgeräte eine mögliche Phasendifferenz zwischen den Generaständig an die Ausgänge einer logischen Mehrheits- toren zu vermeiden, die die Impulskoinzidenz beeinschaltung angeschlossen sind, wird eine fortlaufende trächtigen würde.
Überwachung über alle Eingangssignale durchgeführt. 25 Auf diese Weise ist jeder Ausfall bzw. Fehler einer

Entsprechend F i g. 7 dient eine Anzahl von Aus- Minderheit von Eingangssignalen auf jeder Leitung löseleitungen T₁, T₂ und T₃ dazu, für eine Anzahl von mittels auf den Frequenzmessern FM₁ bis FM₃ erParametern kennzeichnende Signale, die den Auslöse- scheinenden Impulsmustern nachweisbar, während leitungen durch Mehrheits-Verknüpfungsglieder, wie jede Minderheit von Auslöseleitungsausfällen (d. h. 1 oben beschrieben, zugeleitet werden, einem Umfor- 30 aus 3) durch das Überwachungsgerät FM_t nachweisbar mer Z zu übermitteln. ist, wobei außerdem mit diesen Mitteln auch eine

Das kodierte Impulsmuster, welches das endgültige Überwachungskontrolle jeder Leitung durchgeführt

kodierte Ausgangssignal jeder Auslöseleitung ist, ist werden kann durch absichtliches Unterbrechen irgend-

durch Frequenzmesser FM₁ bis FM₃ wahrnehmbar. einer Auslöseleitung bei X oder irgendeinem anderen

Der Impulsausgang wird in Umformern C₁ bis C₃ in 35 Punkt, ohne daß befürchtet werden muß, daß der

ein Gleichstromsignal umgeformt und muß, bevor er Umformer in Betrieb gesetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüc h e:

1. m-aus-77-Schaltung mit mehreren in aufeinanderfolgenden Verknüpfungsebenen gleichnamigen Verknüpfungsgliedern und mit einer Einrichtung zum Unterbrechen der Eingangskanäle, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Eingangsleitung ein Schalter vorgesehen ist, der von einem Impulsgeber derart gesteuert wird, daß die Eingangskanäle je einzeln unterbrochen werden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung derart geschieht, daß jede Kombination von m Kanälen der Reihe nach überprüft wird.

3. Schaltung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Eingangsleitungen liegenden Schalter vorbestimmte Impulsmuster empfangen, von denen jedes für einen Eingangskanal charakteristisch ist, daß die Schaltung ein Ausgangssignal in Form einer Impulsfolge liefert, die eine Information über die die Zahl m übersteigende Anzahl von Eingangskanälen, die Eingangssignale haben, enthält, und einen Analysierer aufweist, der eine Information darüber liefert, wie viel mehr als m Eingangskanäle ein Eingangssignal aufweist.

4. Schaltung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysierer ein Frequenzdiskriminator ist.

5. Schaltung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Impulsmuster derart ausgebildet sind, daß die Ausgangsimpulsfolge Impulse aufweist* von denen jeder anzeigt, daß eine entsprechende Gruppe von m Eingangssignalen vorhanden ist, so daß, wenn die Impulsfolge aus einem einzelnen Impuls besteht, erkannt wird, daß m Eingangssignale vorhanden sind, und, wenn eine größere Anzahl von η Eingangssignalen vorliegt, eine Anzahl von Impulsen, äquivalent der Anzahl der Wege, da ist, in denen m Einzelheiten aus η Einzelheiten kombiniert werden können.

6. Schaltung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Muster der Impulse derart ausgebildet ist, daß jedes der Impulsmuster aus einem einzigen Impuls von eindeutiger zeitlicher Lage besteht.

7. Schaltung nach den Patentansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälter bistabile UND-Glieder sind und ein Ausgangssignal aussenden, wenn zwei Impulse zu verschiedenen Zeiten empfangen werden.

8. Schaltung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Verknüpftingsglieder mit weiteren UND-Gliedern in einer einzigen Leitung verbunden sind, die am einen Ende mit einer Folge von Impulsen gespeist wird, welche zeitlich zwischen die Impulse des Impulsgenerators verschachtelt sind.