DE1942354A1 - Elektronische Gewichtsmessung - Google Patents

Description

ERNST RIEBENSAHM RBCHTSANWAUT . 1 QAOQC/,

75 KARLÄRUHt 1 . * OH £.3 OH

POSTFACH SS49

- 1054 - ·

Elektronische ö-ev/ichtsraessung

Die Erfindung betrifft elektronische Vorrichtungen, insbesondere Impulaaddierer, d.h» Einrichtungen sum Erzeugen eines Ausgangs, der die Summe der Amplituden einer PoIge elektrischer Impulse darstellt. Derartige rrapul^iuldierer aind nlifesliob. beim Eraeugeii einer Anzeige des Mittelwertes eiaes sloh fortlaufend ändernde» eliikLriaoUeii Sifja^la uad g umfasst auch eine Vox'i'ielü-nng flls dioaen

Aufgabe ä'es vor lie genüam Erfindung ist es, einen tön IffipiiXsaddioi'Cii' au. sohafieiu der sü*/ohl· wirkss.Ei wild- genau wie auch verhältnismäasig einfach und deshalb wirtschaftlich arbeitet,

laoh d«r BrfiaäuMg iat ein Impulsaddiei'öi' gasohaffen, der eine Polge ölektrischei'- Eiügimgoimpulae erapa'aagoii und eine Ausgangespannung eszougen kann, die die Suaime ä&m Amplituden der Eingangaitnpiilsö darstellt, mit siaeßi Speioherkondensator, der die Eingangsimpulse Ulai⁵ einen Speisekondensator empfangen kann, und mit S

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die einen Eingang und einen Ausgang haben, die beide mit dem Speicherkondensator parallel geschaltet sind, wobei die Stabilisierungsmittel so angeordnet sind, dass immer dann, wenn die Spannung an ihrem Eingang dazu neigt, eich in einem Sinne zu ändern, sie einen Ausgang abgeben, der einer derartigen Änderung entgegengesetzt ist, jedoch keinen Ausgang unter anderen Bedingungen abgeben.

Die beiden Kondensatoren in einem solchen Impulsaddierer sind selbstverständlich mit der wie auch immer gearteten Quelle von Eingangsimpulsen in Reihe geschaltet und falls keine zugehörigen Stabilisierungsmittel vorhanden wären, würden die Kondensatoren einfach bei Beginn (bei dem vorauseilenden Ende) jedes Impulses laden und am Ende (nämlich beim nacheilenden Ende) entladen. Über die Verbindung zwisoaen den Kondensatoren würde ein Ladungsübertrag in der einen Richtung stattfinden, wenn der Impuls anfängt und in der anderen Richtung, wenn er aufhört. Während die Kondensatoren geladen bleiben, d_sh, während ein Impuls andauert, würden die Spannungen Über den Kondensatoren naoh Beendigung des Ladens in umgekehrtem Yer-« hältnis zu ihren Kapazitanzen stehen und in der Summe d©:r-Impulsamplitude gleichen. :

Nimmt man nun dieStabilisierungsmittel hinzu und nimmt man an, das diese Mittel so angeordnet sind, um auf ein versuchtes Abfallen ihrer Eingangsspannung anzusprechen„ ao warden sich die beiden Kondensatoren in geladenem Zustand" befinden, wie oben auob,; wenn ein erster löJpuXa

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empfangen wird, aber am Ende dieses Impulses, wenn die Spannung Über dem Speicherkondensator normalerweise abfallen wUrde, beginnen die Stabilisierungsmittel, sobald ein derartiger Abfall anfängt, einen Ausgang abzugeben, der federn derartigen Spannungsabfall entgegengesetzt ist. Bei geeigneter Einstellung der Stabilisierungsmittel kann es vollständig verhindert werden, dass sich die Span- ,.' nung über dem Speicherkondensator am Ende eines Impulses verändert, abgesehen von einem sehr kleinen Abfall» der benötigt wird, um die Arbeitsweise der Stabilisierungsmittel zu bewirken und der für praktische Zwecke vernaohlässigbar ist (es ist klar, dass der Ausgang der Stabilisierungsmittel die Ladung versorgt, die zu dem Speisekondensator zurückgeführt werden muss).

Bei Empfang eines zweiten Impulses besitzt der Speicherdondensator bereits ein Potential, das ein bekannter Bruchteil der Amplitude des ersten Impulses ist, und die beiden Kondensatoren laden wiederum, so dass die Spannung über dem Speicherkondensator um den gleichen Bruchteil der Amplitude des zweiten Impulses vergrössert wird. Am Ende des zweiten Impulses verhindern wiederum die Stabilisierungsmittel jeden erheblichen Spannungsabfali über dem Speioherkondensator, der infolgedessen mit einer Spannung geladen bleibt, die dem bekannten Bruchteil der Summe der Amplituden beider Impulse gleich ist. Eine entsprechende Arbeitsweise tritt in Abhängigkeit von jedem nachfolgenden Impuls auf.

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Wie gerade beschrieben, ist die Spannung über dem Speicherkondensator von der gleichen Polarität wie die Impalse. Darüberhinaus ist es klar, dass die Impulse normalerweise sämtlich von der gleichen Polarität sein müssen. Wenn ein Impuls entgegengesetzter Polarität in der Polge aultritt, so ist deutlich, dass die Stabilisierungsmittel bei Beginn des Impulses arbeiten werden und nicht am Ende des Impulses, wobei das Hettoresultat darin besteht, dass der bekannte Bruchteil der Amplitude dieses Impulses der Spannung über dentSpeioherkondensator zugerechnet wird, und zwar ohne .Berücksichtigung seines Vorzeichens«

Nach Empfang irgend einer Anzahl von Impulsen wird die Spannung über dem Speicberkondensator dem bekannten Bruchteil der Summe der Amplituden aller Impulse gleich sein und infolgedessen proportional dem Durchschnittswert der Impuls-Amplitude. Wenn ein derartiger Impulsaddierer verwendet werden soll, um die Durchschnittsamplituden der Impulse in aufeinanderfolgenden Impulsfolgen zu bestimmen, wobei jede Folge~ die gleiche Anzahl von Impulsen n_ enthält, dann wird man finden, wenn der Speioberkondensator eine Kapazitanz von (n - 1) Mal derjenigendse Speisekondensators hat,dass nach Eapfang eiaer Po Ig β von n_ Impulsen die Spannung über

Speicherkpnd ensat or 1 Mal die Summ© der Impuls-Ära«» plitLxäe sein wird, d,h. der Dui'cbeohriittsimpuls-Aßiplituäe für diese Polge gleich eein wird.. .

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Wie bereits oben "bemerkt, wird ein Impulsaddierer nach der Erfindung, wenn er mit Impulsen nicht sämtlich gleicher Polarität versorgt wird, ihre Amplituden ohne Berücksichtigung ihres Torzeichens addieren. Wenn Impulse beider Polaritäten algebraisch addiert werden sollen, dann kann dies bewerkstelligt werden _f indem*die Impulse dor einen Polarität von denjenigen der anderen getrennt, sw ei- verschiedene 3? öl gen gebildet,- die Ißipulse der beiden lülgea in getrennten aber identischen Impu-lsaüdiererrr addiert ur>d an sühH aasend in geeigneter\Weise die beiden erhaltenen" £5mamen kombiniert werden, .

liaoh eisern anderen Merkmal der Srfiutu-Ώβ ίβ% äähfc 3 im? Türdichtung sum Erzeugen eines elekti'isiohen SLgxmln (>*~ aahaffen, das den Durobschnlttswert einer fortlaufQii»! </eränderliühen elsktriaehsn iSpannung über eine bestimmte 2eitsparme darstellt».- mit zyklisch be-tätigbarou SchaXtermitteln sum Unterbrechen der fortlaufend veränderlichen Spannung in abgesonderte Impulse gleichförmiger Dauer, mit Mitteln zum !Trennen der Impulse nach Ihrer Polarität» mit zwei Iinpulsaddierern, die mit den !Prennmitteln verbunden sind, so dass ein Addierer alle Impulse der einen Polarität und der andere Addierer alle Impulse der anderen Polarität empfängt, und mit einem Differenzverstärker, der die Ausgänge beider Impulsaddieser am Ende der erwähnten bestimmten Zeitspanne empfangen und ein elektrisches Signal aussenden kann, das die Differenz der Addlererausgänge und damit den Durchsohnitts-■'"west der fortlaufend veränöerliehen Spannung libea? die, bestimmte Zeitspanne darstellt« 009S82/18S3

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Eine derartige Vorrichtung stellt in Wirklichkeit einen Integrator fllr die fortlaufend veränderliche Spannung dar, weist aber gegenüber den bekannten Sypan von Integratoren Vorteile auf. Beispielsweise kann die fortlaufend veränderliche Spannung das Ergebnis einer fortlaufenden Messung des Produktes einer fortlaufend arbeitenden Maschine, z.B. in einer .Strangzigarettennmschine die-Masse dee !abaks je Längeneinheit in dem erzeugten Zigarettanstrang, darstellen. I:q einem derartigen EaIl . wird der erhaltene Mittelwert bei Verwendung eines üblichen'J;;nteg£a.t-Qra, "dessen'"Arbeitsweise!"'von der Zeltkönstante eines R-'C-Kreiaes abhängt, das Mittel über eine bestimmte Zeitperiode sein, und wenn die Masßhinengeschwindigkelt ölen verändern kann, wird der Mittelwert nicht einer bekannten Anzahl von Zyklen der Maschine oder Menge des Produktes, beispielsweise der Länge dee Zigarettenstranges, zugeordnet"werden. Mit der Vor rieh«» tung nach der Erfindung können die Schaltermittel synchron mit der Maschine betätigt werden, so dass die Häufigkeif der Impulse in konstantem Verhältnis zur Ma-Bchinengeschwindigkeit steht, und es können zweokmässig Mittel vorgesehen werden, um die Impuls-Addlerer zu ver~ anlassen, Ausgänge an den Differenzverstärker in Intervallen abzugeben, öle äTs7zuvor ausgewählte Anzahl ♦on Arbeitsgängen der Schaltermittel, d.h. als eine yorbestimrate Anzahl von Impulsen, bemessen sind* .

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AusfUhrungsbeispiele 3er Erfindung werden an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar stellen darr

Figur 1 ein Bchematisob.es Diagramm eines Impuls-Addierers nach der Erfidnung,

Figur 2 ein scheoatisches Diagramm"einer integrierenden Vorrichtung nach der Erfindung, und

Figur 3 ein Diagramm, das die elektrischen Signale darstellt, wie sie in der Vorrichtung nach Figur 2 während des Betriebs auftauchen.

Wie zunächst aus Figur 1 zu ersehen, enthält der dargestellte

kreis
Impuls-AddTer7 ein Paar von Eingangspolen 11, 12, mit denen zwei Kondensatoren parallel in Reihe geschaltet sind, nämlich ein Speisekondensator FC, der mit dem Pol 11 verbunden ist und ein Speicberkondensator SC, der mit dem Pol 12 verbunden ist. Eine Leitung EL, die mit dem Pol 12 verbunden ist, ist zweckmässig die Erdungs- (0-Potential) Leitung des Stromkreises. -

Ein Verbindungspunkt J zwischen den beiden Kondensatoren ist Über einen Kopplungskondensator CC mit dem Eingang eines Verstärkers A verbunden. Der Verstärker ist derart ausgebildet, dass sein Ausgang um 180° von seinem Eingang phasenverschoben ist und dass der Ausgang Über eine Diode D zu dem Verbindungspunkt J rtlckgeschaltet ist«, Eine Ausgangsleitung ÖL ist ebenfalls mit dem Verbinditngepunkt verbunden. 009882/1083

Es sei angenommen, dass im Betrieb der Pol 11 eine Folge von Impulsen empfängt, die - "bezogen auf den Pol 12 -¹ positiv sind. Die Kondensatoren IO, SC sind anfangs nicht geladen und der erste Impuls veranlasst die. Kondensatoren PC, SC gleichmässig zu laden, so dass die Verbindung J die Spannung V (bezogen auf Pol 12) erreicht, die gleich zu k χ PI ist, wobei

k = Kapazitanz von PC - . .

Kapazitanz von SC -*· Kapazitanz von PC

PI s Amplitude des ersten Impulses ist. ·

Der Spannungsweohsel am Verbind ungspunkt J erregt den "Verstärker A, aber dies ist unwichtig, da der resultierende Ausgang des Verstärkers negativ verlaufend und damit von . der Diode D blockiert ist*

Bei Beendigung (nacheilendes Ende) des ersten Impulses versuchen jedoch die beiden Kondensatoren PC, SC sich.auf ihren \ anfänglichen Zustand zu entladen und die Spannung des Verbindungspunktes J beginnt abzufallen« Deshalb erscheint ein negativ verlaufendes Signal am Eingang des Verstärkers A und ein positiv verlaufender Ausgang wird von dem Verstärker erzeugt und durch die Diode D dem Verbindungspunkt J zugeführt. Der Ausgang vom Verstärker A dient dazu, den Speisekondensator PC wieder zurückzustellen, d.h. die Ladung, die nicht -vom Speicherkondensator SC wiedergewonnen wird, zu ersetzen, da der Verstärkerausgang die Spannung am Punkt J daran hin- ·

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dert abBufallen, abgesehen von einem kleinen Abfall, der notwendig ist, um die Arbeit des Verstärkers ausBulösen. Dieser Abfall ist veraachlässigbar, wenn der Gewinn des Verstärkers A hoch ist, so dass die Spannung bei J bei T β k P1 verbleibt.

Wenn der zweite Impuls (der Amplitude P2) empfangen laden die Kondensatoren PC, SO wie zuvor und bewirken einen Anstieg der Spannung am Punkt J um k P2, Die resultierende Spannung am Punkt J beträgt deshalb k (P1 + P2)„ Bei Beendigung des zweiten Impulses tritt wiederum ein vernaobläs- · sigbarer Abfall in der Spannung am !Punkt J¹ auf und der Ver-. stärker A arbeitet wiederum-, us die ladung in dem Speise·* kondensator 3?ό su ersetzen. '

Nachdem n_ Impulse empfangen wordea sind (also der jeweiligen Amplituden P1» P2, P3 ... Έώ), beträgt die Spannung am Punkt J k (P1 + P2.+ P3 + ·■·. Pn.) > ^a-^b* die- Spannung ist proportional zur Summe der Amplituden der Impulse« Palis erwünscht, kann die Spannung am Punkt 3 so beeinflusst werden, dass sie dem Durchschnittswert der Amplitudes gleich ist, indem solche Werte für s3i« Kapazitäten gewählt werden, class die Eapasitans von SO*(a"- 1)xSapaia. von PO und dena k - 1 beträgt«

S¹IgUr 2 ist eine Integsiei'vö^sichtmig nach der Srfing dargestellt. Eine typisch© Verwonduug dieser Torrichtimg besteht in der Zuordnong z\x eines Straxiiisi-" - - 009.a^:82/1863

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garettenmaschine, der ein CrewientaaBzeiger augeordnet ist, der ein fortlaufendes elektrisches Signal abgibt, dessen Spannung sich in Übereinstimmung mit der Masse des Tabaks je Längeneinheit des Zigarettenstrangs, der an einem Prüfkopf vorbeiläuft, ändert. Xn diesem Zusammenhang wird die Integriervorricbtung verwendet, um fllr jed· von den Strang abgeschnittene Zigarette, nachdem sie den PrUfkopf passlest hat, ein getrenntes Signal zu erzeugen, das die mittlere Masse des. labaks je Zigarettenlänge anzeigt. Die Vorrichtung nach Plgur 2 wird unter Bezugnahme auf diese Verwendung beschrieben.

Die in Plgur 2 gezeigte Vorrichtung enthält einen Eingangs» pol I, an den das fortlaufend sich verändernde Signal von dem GewlcbtsprUfer der Zigarettenmaschine abgegeben wird und das Signal wird Über einen Singanswiderstand IR des Eingang eines Verstärkers A1 zugeführt. Der Ausgang dea Verstärkers wird durch zwei entgegengesetzt geschaltete Dioden DP, DiT aufgespalten, so dass, wenn der Verstärker einen positiven Ausgang abgibt (entsprechend einer Masse je Längeneinheit über einem vorher bestimmten Wert), die»« ssr Ausgang durch die Diode DP einem positiven -Signalpus&t PP Eugeführt wird, während, wenn der Verstärkerausgaag nogati¥ ist (and damit eine Masse je Längeneinheit unterhalb d©s vorherbestimmten Wertes anzeigt), der Ausgang durch die Diode DN einem negativen Signalpunkt NP zugeführt

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Die Punkte FF, KF sisd Über Raokkopplungswiderstände FRF bzw. PRN mit dem Eisgang dee Verstärkers At Verbundes, wobei der Letztere so angeordnet 1st, dass er den durch ihn hindurchgehenden Signalen eine Phasenumkehr mitteilt, so dass die Rückkopplungswiderstände eine negative Rückkopplung schaffen. Die Ruckkopplungewideratände FRF, FRF Bind beide von dem voreingestellten, veränderlichem Typ und werden benutzt, um das Ansprechen des Teils des bislang beschriebenen Stromkreises auf negative und positive Teile des Signale von Gewichtsprüfer auszugleichen, d.h. gleich* massige Verstärkungen zwischen dem Eingangepol I und den beiden Funkten PP, KF zu argeben.

Per Funkt FF ist Über eines Stabilisierungeniderstand BRF mit dem Eingangspol IF eines Iopulsaddierere FFA verbunden und der Funkt KF ist Über einen entsprechenden Stabiliiierungswlderstand BRK mit dem Eingangspol XK eines entsprechenden Impulsaddierers KFA verbunden. Sie Eingänge der Impulsaddierer FFA, .KFA sind mit den verschiedenen Foles eines doppelpoligen Unterbrecherscbalters CS verbündest der, wenn geschlossen, die Eingänge erdet. Ein doppelpoliger Samplingscbalter SS verbindet die Ausgänge der bilden Impuleaddlerer mit den beides Eingängen eines Differenzverstärker A2 und der Ausgang des Verstärkers A2 let alt einem Ausgangstransformator OT verbunden, der eisen abgeglichenen (Gegentakt) - Ausgang vom Verstärker zu einen "einendiges" Ausgang auf einem Ausgangspol 0 umwandeln kann. Ein doppelpoliger Rucksteilscbalter RS erdet die

Ausgänge der beiden Impulsaddierer für Rttokatellzwecke.

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Die beides Isspalsadäierer PPA, HPA sind miteiaasäer läestisch ösd jeder ist so ausgebildet, Wie in''Figur 1 dargestellt. Der Samplisgeohalter SS und der Unterbreefaersohalter CS werden wiederholt synchron mit der Zigarettenmaschine betätigt« Der Schalter CS arbeitet eise ausgewählte Anzahl von Males (beispielsweise 48) flir jede Betätigung des AbschneidDechanismus der Zigarettenmaschine (der den Zigarettenstrang in einzelne Zigaretten unterteilt), während der Schalter SS einmal für jede Betätigung des AbschneidmeohanlsmuB arbeitet. Die Synchronisation jeder Betätigung des Schalters SS mit der Zigarettenmaschine ist derart, dass der Teil des Zigarettesstranges, der sieh ate Prüf kopf befindet, wenn der Sehalter SS arbeitet, saehfolgend vos den Abschneidmeobanisous abgesohsitten wird. Auf diese Weise stellt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Betätigungen des Schalters SS das fortlaufend veränderliche Eingangssignal, das beim Pol X empfangen wird, die Tabakmasse über eine Länge des Zigarettenstranges dar, aus der später eine einzelne Zigarette wird. Unmittelbar nach jeder Betätigung des Schalters SS wird der Rlickstellschalter RS fUr eine kurze Zeitspasse geschlossen, um die Xtspulsaddierer zurtickzusteiles, d.h. ihre Speieherkondensatores zu' entladen...

Figoi 3 zeigt, bei .richtiger relativer Einstellung, die SpassBsges as Verschiedenes Pmsktes der Vorrichtung nach Pigur 2 während des Betriebs. (As den Schnitt,der des

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1S423S4

Ausgang am Pol 0 zeigt, stellt die «it BSF markierte, gestriohelte Linie beispielsweise einen möglichen Besuge- |iegel dar, der die erlaubte GewicbtstoleranE angibt· Vie -

dargestellt, gibt der erste Impulsausgang eis Zigarettengewicht innerhalb einer derartigen Toleranz an, wttbrend der zweite Impulsausgang ein Zigarettesgewioht halb einer derartigen Toleranz anzeigt.)

f.-r

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INSPECTED

■■•■f.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Impulsaddierer, der eine Folge elektrischer Eingangs-? impulse empfangen und einen Ausgang erzeugen kann, der die Summe der Amplituden der Eingangsimpulse darstellt,

   _ mit einem Speicherkondensator (SC), der Eingangsimpulse über einen Speisekondensator (EC) empfängt, gekennzeich-= net durch Stabilisierungsmittel (A,D) mit einem Eingang und einem Ausgang, die beide mit dem Speicherkondensator "(SC.) parallel geschaltet sind, -wobei die Stabilisierungsmittel immer dann, wenn die Spannung an ihrem Eingang dazu neigt, sich in einem Sinne zu ändern, einen Ausgang abgeben können, der einer solchen Änderung entgegengesetzt ist, aber keinen Ausgang unter anderen Bedingungen abgeben.

   "2. Impulsatddierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel einen Verstärker aufweisen,/. dessen Eingang mit dem Speicherkondensator über einen KopplungskoMdensator waä dessen Ausgang mit dem Speicb&rlcogden»? sator über eine Diode verbunden ist.

   3, Yörriehtsisg zum Erseugen eines elektrischen Signals, das den Durchschnittswert:.einer fortlaufend veränderlichen elektrischen Spannung über eine bestimmte Zeitspanne dar« stellt, gekennzeichnet durch zyklisch betätigbare Schal·» terraittel (CS) zum unterbrechen der fortlaufend

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   derlichenVin abgesonderte Impuls· gltiohforelfer Dauer, durch MIttel (DP,M) buo Trennen der Ιαραΐββ entsprechend ihrer Polarität, zwei Itapuleaddierer (FPA₉IfPA), die alt den Irennmitteln verbunden sied, so dass ein Addierer (PPA) alle Impulse der eines Polarität usd der ander« Addierer (NPA) alle Impulse der anderen Polarität empfängt» und durch⁴ einen Differenzverstärker (A2), der die Ausgänge beider Impulsaddierer am Ende der testierten Zeitspanne empfängt und ein elektrisches Signal aussenden kann, dae die Differenz der Addiererausgänge und damit des Durchicbnittswert der fortlaufend veränderlichen Spannung Über die "bestimmte Zeitspanne darstellt.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gektxmselehaet, dass die Trennmittel zwei Dioden (2>P,Dir) aafireieeB, di« la «si· gegengesetzteo Sinne mit den Eisgängen (IP,IH) der Isapuliaddierer (PPA, NPA) verbünde» eind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekessseiobset, das· die zyklisch betätigMrea Sehaltermittel eines doppelpoligen Unterbrecherschalter (CS) aufweisen der, «ess geschlossen, die Eingänge (IP,IK) der Itopuleaddierer (PPA,HPA)

   - erdet.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprache 3 bis 5, gekessselohsef durch einen äoppelpoligen Samplingsohaltes (SS), der«wischen die Ausgänge (PO₁NO) der Impulsaddierer (PPA,HPA) und den Differenzverstärker (A2) geschaltet 1st, wobei der Sampliogechalter sich intermittierend eoblieeaen kann.

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   0RK3INAL INSPECTED

   7. Vorrichtung nach Anspruch ·6, gekennzeichnet durch einen doppelpoligen Rückstellschalter (RS), der, wenn geschlossen,-die Ausgänge (PO ,ISO) der Iiapulaaddierer (PPA,ITPA) erden kann, wobei der Rückstellsehalter sich für eine kurze Zeitspanne unmittelbar nach jeder Betätigung des Samplingschalters (SS) schliessen kann.

   8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und "J₉ dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrecherschalter und der Samplingschalter synchron miteinander arbeiten können.

   9..-"Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ünterbrecherschalter eine ausgewählte Anzahl von Malen für jede Betätigung des Samplingschalters arbeiten kann. .

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   L e e r s e i t e