DE2244888A1

DE2244888A1 - Antriebssystem mit einem mehrphasenmotor

Info

Publication number: DE2244888A1
Application number: DE2244888A
Authority: DE
Inventors: Lee Allen Williams
Original assignee: Royal Industries Co Ltd
Current assignee: Royal Industries Co Ltd
Priority date: 1971-09-13
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1973-03-22
Also published as: US3864615A; FR2152921B1; IT965327B; ES406602A1; JPS4837620A; FR2152921A1; GB1390849A

Description

DR-INQ. DIPL.-INQ. M. SC. DIPl. -PHYS DR. DIPt .- -^aH\ S. HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 39 731 b
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Il.o9.72

Royal Industries, Inc. 9 8o South Arroyo Parkway Pasädena, California,'USA

Antriebssystem mit einem Mehrphasen-Motor

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem mit einem Mehrphasen-Motor, dessen Stator η unabhängig voneinander erregbare Wicklungen aufweist, die nach einem vorgegebenen Wickelschema, vorzugsweise in einer Sternschaltung, angeordnet sind und über die ein Rotor antreibbar ist, und mit einem Versorgungsteil mit η triggerbaren Schalteinrichtungen zur Zuführung einer Gleichspannung zu den einzelnen unabhängig voneinander erregbaren Wicklungen, wobei der Versorgungsteil eine Programmiereinheit enthält, über welche die Schalteinrichtungen in einer solchen Reihenfolge ansteuerbar sind, daß die Wicklungen des Motors so erregt werden, daß sich eine schrittweise Drehbewegung des Rotors ergibt.

ORIGINAL

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Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Antriebssystem bzw. mit der Steuerung eines Antriebssystems, welches speziell für den Antrieb der Steuerstäbe eines Kernreaktors geeignet ist.

Bei Antriebsmechanismen für die Steuerstäbe von Kernreaktoren ist es im allgemeinen wünschenswert, zur Einstellung des Steuerstabes in dem Kernreaktor in einem Motor ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen.und die sich ergebende mechanische Drehbewegung in eine lineare, mechanische Bewegung umzusetzen. Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Typen elektrischer Antriebsmotoren verwendet worden. Insbesondere sind auch bereits elektronische Stromversorgungseinrichtungen mit triggerbaren Schalteinrichtungen, wie zum Beispiel gesteuerten Siliziumgleichrichtern, für derartige Motoren entwickelt worden.

In diesem Zusammenhang ist insbesondere eine frühere Anmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen P 2o 59 367.3) von Interesse, aus der für die Erzeugung des magnetischen Drehfeldes ein Versorgungsteil mit elektronischen Torschaltungen bekannt ist, mit dessen Hilfe ein magnetisches Drehfeld erzeugbar ist, welches in Schritten von 15 Winkelgraden fortschaltbar ist, während die davor bekannten Einrichtungen um Schritte von 3o fortschaltbar waren. Im einzelnen ist der bekannte, Torschaltungen aufweisende Versorgungsteil derart betreibbar, daß jeder Wicklung des Motors unabhängig von den anderen ein Gleichstrom zuführbar ist, während bei den zuvor bekannten Systemen Stromquellen entgegengesetzter Polarität verwendet wurden, um zusammengehörige Wicklungspaare anzusteuern. Bei dem bekannten Antriebssystem liefert

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eine Programmiereinheit zur Erregung der Motorwicklungen Signale der gewünschten Reihenfolge. Die Progranuniereinheit enthält dabei einen Motor, welcher eine die Stellung der Welle anzeigende Kodierscheibe antreibt, sowie verschiedene Glühlampen und Fotozellen, welche Signale erzeugen, wenn sich die Kodierscheibe dreht. Diese Anordnung benötigt viel Platz, ist störanfällig und wegen der kontinuierlichen Drehung mechanischer Elemente dem Verschleiß unterworfen, wobei noch hinzukommt, daß die Glühbirnen ausbrennen können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Programmiereinheit für ein Antriebssystem mit einem Mehrphasen-Motor vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Antriebssystem der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Programmiereinheit eine Anzahl von binären Speichereinheiten umfaßt, die ein Register bilden, welches mindestens 2n Sehaltzustände einnehmen kann, von denen jeder einer bestimmten Winkellage des Rotors zugeordnet ist, wobei bei einer ersten Gruppe von η Sehaltzuständen jeweils m triggerbare Schalteinrichtungen den zugeordneten Wicklungen eine Gleichspannung zuführen und wobei bei einer zweiten Gruppe von η Schaltzuständen jeweils m + 1 tr'ig'gerbare Schalteinrichtungen den zugeordneten Wicklungen eine- Spannung zuführen, daß Fortschalteinrichtungen vorgesehen sifidj· um das Register derart durch die 2n Schaltzustände fortzuschalten, daß alternierend ein Schaltzustand der ersten und

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der zweiten Gruppe von Schaltzuständen herbeigeführt wird und daß mit dem Register Triggereinrichtungen zum Triggern der triggerbaren Schalteinrichtungen entsprechend dem jeweiligen Schaltzustand des Registers verbunden sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Stator des Motors sechs unabhängig voneinander erregbare Wicklungen. Der Rotor des" Motors dreht sich dabei in Abhängigkeit von der vorgegebenen Reihenfolge der Erregung der Wicklungen entweder rechts oder links. Die vorgegebenen Reihenfolgen sind so gewählt, daß, wenn zunächst zwei Wicklungen erregt sind, beim nächsten Schritt der Reihenfolge drei Wicklungen erregt werden. Vorzugsweise sind sechs binäre Speichereinrichtungen zu einem Register verbunden. Von den vierundsechzig möglichen Zuständen des sechsstufigen Registers sind nur zwölf zulässig, und es sind Einrichtungen vorgesehen, um das Vorliegen eines verbotenen Zustands festzustellen und um das Register automatisch in einen seiner zwölf zulässigen Zustände zu bringen. Jeder der zwölf zulässigen Zustände entspricht einer vorgegebenen Bedingung für die Erregung der sechs Wicklungen. Somit besitzt das Register doppelt so viel zulässige Zustände wie der Motor Wicklungen besitzt.

Ein Taktgenerator mit mehreren Taktgeschwindigkeiten liefert die Taktsignale zum Fortschalten des Registers durch seine zwölf zulässigen Zustände. Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, welche auf das Fortschalten des Registers ansprechen und dazu dienen, eine Anzeige der Fortschaltrichtung zu liefern.

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Weitere Einrichtungen registrieren ein Zählergebnis, welches der Gesamtzahl der Zustandsänderungen des Registers in einer Richtung entspricht, um auf diese Weise die Grosse der Drehung der Motorwelle anzuzeigen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm bzw. eine schematische Darstellung eines Antriebssystems gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein logisches Blockschaltbild einer Speichereinheit des Registers des Antriebssystems gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockdiagramm zur Darstellung der Verbindung der Speichereinheiten gemäß Fig. 2 zu dem Register des erfindungsgemäßen Antriebssystems gemäß Fig. 1,

Fig.UA

und HB Impulsdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Registers bei rechts- bzw. linksdrehendem Motor,

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm einer Einrichtung zur Feststellung der Laufrichtung des Motors in einem erfindungsgemäßen Antriebssystem gemäß Fig. 1,

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Zählers zur Ermittlung der Gesamtdrehung des Motors für ein Antriebssystem gemäß Fig. 1 und

-3

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Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Taktgenerators mit mehreren Taktgeschwindigkeiten für ein Antriebssystem gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Antriebssystems. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Motor mit einer drehbaren Welle vorgesehen, dessen Stator sechs Wicklungen aufweist, die in einer Sternschaltung miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist der Motor ein Vierpol-Sechsphasen-Reluktanz-Motor, obwohl auch andere Arten von Motoren, wie zum Beispiel ein sogenannter "mag-jac"-Motor, verwendet werden könnten. Die Wicklungen des Stators sind in der Zeichnung mit den Bezugszeichen WA, WB, WC, WAA, WBB und WCC bezeichnet. Ferner ist, wie die Zeichnung zeigt, ein Nulleiter vorgesehen,und jede Statorwicklung ist unabhängig von den anderen erregbar. Bei Verwendung des Antriebssystems für den Antrieb der Steuerstäbe eines Kernreaktors ist die Motorwelle mit einem Schneckengetriebe (nicht dargestellt) oder dergleichen verbunden, um die Drehbewegung der Welle in eine translatorische Bewegung umzuwandeln und einen Steuerstab in den Reaktor hinein oder aus diesem heraus zubewegen, um auf diese Weise die in dem Reaktor erzeugte Wärme zu steuern.

Die einzeln erregbaren Statorwicklungen werden durch einen Gleichstrom erregt, der von einem triggerbaren Versorgungsteil geliefert wird, der insgesamt mit dem Bezugszeichen IU bezeichnet ist. Die Wicklungen werden in vorgegebener Reihenfolge er-

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regt und entregt, und zwar in Abhängigkeit von der gewünschten Bewegungsrichtung des Steuerstabes entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn.

Der den Gleichstrom liefernde Versorgungsteil IU umfaßt eine Anzahl von triggerbaren Schalteinrichtungen 11, die angesteuert werden, um sie für ein vorgegebenes Zeitintervall und in Übereinstimmung mit der gewünschten Reihenfolge der Erregung der Wicklungen WA bis WCC leitend zu halten. "Ferner ist eine Anzahl von Torschaltungen bzw. Triggereinrichtungen A bis CC" vorgesehen, welche dazu dienen, ein Triggersignal an die triggerbaren Schalteinrichtungen 11 zu liefern. Der Aufbau und die Betriebsweise der Triggereinrichtungen und der triggerbaren Schalteinrichtungen ist in den Einzelheiten in der oben erwähnten früheren Anmeldung der Anmelderin beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Für die Zwecke der Beschreibung der vorliegenden Erfindung sollte es genügen, klarzustellen, daß jede der triggerbaren Schalteinrichtungen 11 dazu dient, bei Empfang eines Setz- oder Triggersignals von der zugeordneten Triggereinrichtung seiner zugeordneten Wicklung WA bis WCC einen einzigen Gleichstrom zuzuführen. Wie dies in der erwähnten früheren Anmeldung beschrieben ist, besteht jede der triggerbaren Schalteinrichtungen 11 vorzugsweise aus sechs gesteuerten Siliziumgleichrichtern (nicht dargestellt), die zu-einem Vollweggleichrichter verbunden sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel würden also sechsunddreißig dieser Gleichrichter benötigt und zu Gruppen von je-

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weils sechs zusammengefaßt. Jeder gesteuerte Siliziumgleichrichter besitzt eine Anode, eine Kathode und eine Gate-Elektrode, welche auf einen Triggerimpuls anspricht und damit eine leitende Verbindung zwischen der Anode und der Kathode schafft. In der Vollweggleichrichterschaltung sind die Kathoden der sechs Gleichrichter jeder Gruppe miteinander und mit der jeweiligen Wicklung verbunden, so daß durch diese Wicklung ein Gleichstrom zu dem Nulleiter fließt. Ferner sind die Gate-Elektroden der sechs Gleichrichter einer Gruppe miteinander und mit der entsprechenden Triggereinrichtung verbunden. Jeder der sechs Gleichrichter einer Gruppe ist schließlich mit seiner Anode mit einer entsprechenden Phase einer Mehrphasen-Wechselstromquelle verbunden, wie dies in Fig. 1 schematisch angedeutet ist. Wenn also an eine der triggerbaren Schalteinrichtungen ein Triggersignal angelegt wird, führen ihre sechs Gleichrichter eine Vollweggleichrichtung des Mehrphasen-Wechselstromsignals durch und führen das gleichgerichtete Signal der entsprechenden Wicklung zu.

Die Triggereinrichtungen sind ihrerseits mit einer Programmier-• einheit 13 verbunden, die unter anderem eine Serie von Steuersignalen liefert, die die Schalteinrichtungen 11 in der für den Antrieb des Motors richtigen Reihenfolge triggern.

Im einzelnen liefert die Programmiereinheit Triggersignale zur •Erregung der Statorwicklungen in einer 3-2-3- usw. Folge. Die Erregung der Statorwicklungen in dieser vorgegebenen Reihenfolge hat die Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes zur Folge.

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Bei einem Vierpol-Sechsphasen-Reluktanzmotor wird die Reihenfolge der Erregung in zwölf elektrischen Schritten bewirkt. Jeder elektrische Schritt führt zu einer Drehung des Magnetfeldes um 3o Winkelgrade und zu einer Drehung der Rotorwelle um 15
Winkelgrade. Die nachstehende Tabelle I zeigt die Folge der Antriebssignale für die Erregung der Wicklungen zum Drehen der
Motorwelle um eine halbe Drehung, um eine Bewegung der Steuerstange in den Kernreaktor hinein bzw. aus diesem heraus herbeizuführen .

	rein	•	AA	. Tabelle I	BB	C	■	AA	Steuersignale raus
Schritte	AB		AA		BB	C		AA	AB
1	ABC		AA		BB CC	BC		AA	CC AB
2	BC		AA		BB CC	BC		AA	CC A
3	BC		AA		BB CC A	A B		AA	BB CC A
4	C			■ ·	CC A			BB CC
5	C				CC A B	C	BB CC
6					BB
7				BB
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Die Programmiereinheit 13 empfängt binäre Steuersignale, welche die gewünschte Richtung der Bewegung der Steuerstange anzeigen. Die Quelle für diese Steuersignale ist nicht dargestellt und könnte beispielsweise aus einer Tastatur oder dergleichen an einem Steuerstand bestehen.

Das Steuersignal rein/rein ist ein +8V- oder "L/'-Signal, wenn es erwünscht ist, den Steuerstab in den Reaktor hineinzubewegen und ein OV- oder "O"-Signal im anderen Fall. Das Steuersignal raus/raus ist ein +8V- oder "L"-Signal, wenn es erwünscht ist, den Steuerstab aus dem Reaktor herauszubewegen und ein OV- oder "O"-Signal im anderen Fall. Die Koinzidenz eines'O"-Signals am rein/rein Steuereingang und eines "Oⁿ-Signals am raus/raus Steuereingang stellt also für die Programmiereinheit 13 den Befehl dar, ein Fortschalten des Motors zu unterbrechen und den Steuerstab in der augenblicklichen Lage zu halten. Vorzugsweise ist ein übliches Sperrsystem (nicht dargestellt) vorgesehen, um zu verhindern, daß gleichzeitig der Befehl gegeben wird, den Steuerstab in den Reaktor hinein und aus diesem herauszubewegen.

Die Programmiereinheit 13 enthält ein fortsehaltbares Register, mit welchem Torschaltungen verbunden sind, wie dies im Block 2 in Fig. 1 angedeutet ist. Das Register 2 besteht aus einer Anzahl von binären Speichereinheiten und ist so aufgebaut, daß es zwölf Schaltzustände einnehmen kann, von denen jeder einem der zwölf Schritte in Tabelle I entspricht. Die Zahl der Schaltzustände ist also doppelt so großwie die Anzahl der unabhängig voneinander erregbaren Wicklungen.

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Mit dem Register 2 ist ein Taktgenerator 1 mit mehreren Taktgeschwindigkeiten verbunden, welcher die Taktsignale liefert, durch welche das Register bei Vorliegen eines rein- oder raus-Befehls fortgeschaltet wird. Der Taktgenerator ist dabei so geschaltet, daß er auf die rein- oder raus-Steuersignale anspricht. Solange sowohl das rein-Signal als auch das raus-Signal eine "O" ist, liefert der Taktgenerator keine Taktimpulse an das Register. Wenn jedoch entweder das rein- oder das rausr Steuersignal auf "L" geht, reagiert der Taktgenerator darauf, indem er zunächst vier Taktimpulse mit einer ersten Taktfrequenz, der sogenannten Tastfrequenz,liefert und indem er anschließend Taktimpulse mit einer zweiten, höheren Taktfrequenz, der sogenannten Normalfrequenz, liefert. Diese Maßnahme der Änderung der Taktfrequenz ist vorgesehen, um die Motorwelle zunächst mit einer langsamen Geschwindigkeit anlaufen zu lassen. Nachdem der Motor zu laufen begonnen hat, führt die erhöhte Impulsfolgefrequenz der Taktsignale dazu, daß sich die Motorwelle schneller dreht. Auf diese Weise wird ein sanfter Beginn der Bewegung des Steuerstabes erreicht.

Der Taktgenerator 1 ist in Fig. 7 in seinen Einzelheiten dargestellt. Eine als Block dargestellte Quelle liefert kontinuierlich eine Impulsfolge mit einer konstanten Impulsfolgefrequenz, nämlich mit der Normalfrequenz. Bei dem in Fig. 7 dargestellten, bevorzugten Ausführungsbexspiel umfaßt die Quelle 9o eine übli* ehe Schaltung, wie zum Beispiel einen Schmitt Trigger, und einen durch vier teilenden Flip-Flop-Zähler, die beide mit einer 6o Hz-Quelle verbunden sind und unter Steuerung durch dieselbe

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eine Impulsfolge mit 15 Impulsen pro Sekunde erzeugen. Ein üblicher Flip-Flop-Zähler 91 teilt die NOrmalfrequenz durch vier, um so die Tastfrequenz zu erzeugen.

Ein Flip-Flop 94 dient dabei als Schalter, welcher bestimmt, ob dem Register 2 als Steuersignal die Normalfrequenz oder die Tastfrequenz zugeführt wird.

In Abhängigkeit von dem Zustand des Flip-Flops 94 werden dem Register die Fortschaltimpulse entweder mit der NOrmalfrequenz über eine UND-Schaltung 9 3 oder mit der Tastfrequenz über eine UND-Schaltung 95 zugeführt. Wenn es jedoch erwünscht ist, den Steuerstab in der erreichten Stellung zu halten, wird weder eine Impulsfolge mit der Tastfrequenz noch eine mit der normalen Frequenz zu dem Register übertragen. Zu diesem Zweck liefert eine ODER-Schaltung 92 ein "L"-Signal, solange entweder das rein- oder das raus-Steuersignal auf "L" liegen und ein "0"-Signal, durch welches die UND-Schaltungen 9 3 und 9 5 gesperrt werden, wenn sowohl der rein- als auch der raus-Steuereingang auf "0" liegen. Eine ODER-Schaltung 97 verbindet die Ausgänge der UND-Schaltungen 9 3 und 9 5 mit dem Eingang des Registers 2. Ein Zähler zählt die ersten vier Impulse, welche mit Tastgeschwindigkeit erzeugt werden, und führt dann eine Rückstellung des Flip-Flops 94 herbei. Das Flip-Flop 94 wird jedes Mal gesetzt, wenn nach einem Befehl zur Stillsetzung des Steuerstabes entweder ein rein- oder ein raus-Steuerbefehl auftritt. Dies ist in Fig. 7 durch die Beschriftung rein + raus am Eingang S bzw. am Setzeingang des Flip-Flops 94 angedeutet.

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Wie Fig. 1 zeigt, enthält die Progranuniereinheit 13 ferner einen Antriebsrichtungsdetektor 3, welcher auf Änderungen der Betriebsart des Registers 2 anspricht und eine Anzeige der Richtung liefert, in welcher das Register 2 die Motorwelle weiterschaltet. Eine als Anzeigeeinrichtung arbeitende Zähleinrichtung 4 zählt die von dem Detektor 3 erzeugten Impulse und liefert eine Anzeige des Betrages, um welchen der Steuerstab bewegt werden soll.

Fig. 2 zeigt die Einzelheiten einer Speichereinheit loo für das Register 2. Sechs solcher Register loo bilden das Register 2, wobei die Verbindungen gem. Fig. 3 geschaltet sind.

Jede Speichereinheit loo enthält eine integrierte Schaltung 5o mit mehreren Torschaltungen und ein integriertes Flip-Flop Io.

Die integrierte Schaltung 5o umfaßt vier positive NAND-Gatter 5oA bis 5oD, von denen jedes zwei Signaleingänge und einen einzigen Signalausgang aufweist. Die NAND-Gatter sind von der Art, bei welcher die Signalausgänge direkt miteinander verbunden werden können, und zwar, zu einer sogenannten verdrahteten UND-NAND-Gatterschaltung. Die erwähnten integrierten Schaltungen sind im Handel erhältlich und werden beispielsweise von der Halbleiterabteilung der Firma Motorola Corporation, USA unter der Bezeichnung MC66 8P vertrieben. Bei Versorgung der Schaltung mit einer Spannung von +15V (nicht dargestellt) liegt die hohe Ausgangsspannung, d.h. das "L"-Signal,bei ungefähr +8V, während die niedrige Ausgangsspannung, d.h. das "O"-Signal, bei OV liegt, In Abhängigkeit von den logischen Pegeln an den Signaleingängen

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ziehen die NAND-Gatter über ihren Signalausgang entweder Strom, so daß amjAusgang das "O"-Signal ansteht, oder sie ziehen keinen Strom, so daß die Spannung am Signalausgang auf einem Pegel von +8V bleibt.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die NAND-Gatter 5oA und 5oB zu einer verdrahteten UND-NAND-Gatterschaltung verbunden. Es besteht also
eine direkte Verbindung 51 zwischen den Signalausgängen der
NAND-Gatter 5oA und 5oB. Ein Signaleingang des NAND-Gatters 5o bildet den Eingang loo-l der Speichereinheit, während der andere Signaleingang mit dem Anschluß loo-3 der Speichereinheit
verbunden ist. Ein Signaleingang des NAND-Gatters 5oB bildet
den Anschluß loo-2 der Speichereinheit, während der andere Signaleingang derselben mit dem Anschluß loo-5 der Speichereinheit verbunden ist.

Als Bool'sche Gleichung für den Betrieb der NAND-Gatter 5oA und 5oB ergibt sich also folgende Gleichung:

g - (a * b) * (cd)

In dieser Gleichung bedeuten a, b, c und d die logischen Pegel der Signale, welche an die Anschlüsse loo-l, loo-3, loo-2 und
loo-5 angelegt werden, und g bedeutet den logischen Signalpegel an der Verbindung 51.

Die NAND-Gatter 5oC und 5oD sind ebenfalls zu einer verdrahteten UND-NAND-Gatterschaltung verbunden. Es besteht somit eine

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eine direkte Verbindung 52 zwischen den Signalausgängen der NAND-Gatter 5oC und 5oD. Ein Signaleingang des NAND-Gatters 5oC bildet den Anschluß loo-4 der Speichereinheit,und der andere Signaleingang dieses Gatters ist mit dem Anschluß loo-3 der Speichereinheit verbunden. Ein Signaleingang des NAND-Gatters 5oD bildet den·Anschluß I00-6 der Speichereinheit, und ihr anderer Signaleingang ist mit dem Anschluß loo-5 der Speichereinheit verbunden. .

Das integrierte Flip-Flop Io ist ein Flip-Flop, welches mit den vorstehend beschriebenen NAND-Gattern kompatibel ist. Ein solches Flip-Flop ist im Handel erhältlich und wird beispielsweise von der Halbleiterabteilung der Firma Motorola Corporation, USA unter der Bezeichnung MC6 6UP vertrieben. Das integrierte Flip-Flop Io besitzt zwei interne, je zwei Eingänge aufweisende UND-Schaltungen loA und loB sowie eine interne, bistabile Schaltung loC. Ein Steuereingang des integrierten Flip-Flops Io bildet den Anschluß loo-lo der Speicherschaltung und-empfängt ein Taktsignal von dem Taktgenerator 1 (Fig. 1). Ein Ausgang des integrierten Flip-Flops Io bildet den Anschluß loo-9 der Speichereinheit. Die interne, bistabile Schaltung loC erzeugt in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Zustand entweder ein "L"-Signal oder ein "O"-Signa]ian dem Anschluß loo-9 . Ein zweiter Ausgang des integrierten Flip-Flops Io bildet den Anschluß loo-ll der Speichereinheit. Die interne, bistabile Schaltung loC erzeugt am Anschluß loo-ll ein zu dem Signal am Anschluß loo-9 komplementäres Signal.

Ein Steuereingang der UND-Schaltung loA bildet den Anschluß

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I00-I2 der Speichereinheit, während ihr anderer Steuereingang mit der Verbindung 51 verbunden ist. Wenn an keinem der beiden Steuereingänge der UND-Schaltung loA ein "O"-Signal anliegt, und wenn am Taktimpulseingang loo-lo ein negativer Spannungssprung auftritt, dann befindet sich die bistabile Schaltung loC nach diesem Übergang in einem solchen Zustand, daß ein "L"-Signal am Eingang loo-ll und ein "O"-Signal am Anschluß loo-9 erzeugt wird. Es versteht sich, daß bei einem Schwimmen des Anschlußes loo-12 (d.h. wenn dieser Eingang nicht mit einer Potentialquelle verbunden ist), die UND-Schaltung loA teilweise gesetzt ist und daß somit ein "L"-Signal auf der Verbindungsleitung 51 die UND-Schaltung loA vollständig öffnet. Andererseits wird die.UND-Schaltung loA auch dann vollständig geöffnet , wenn ein "L"-Signal sowohl an dem Anschluß loo-12 als auch an der Verbindungsleitung 51 anliegt.

Ein Steuereingang der UND-Schaltung loB bildet den Anschluß I00-7 der Speichereinheit, während ihr anderer Steuereingang mit der Verbindungsleitung 52 verbunden ist. Wenn an beiden Steuereingängen der UND-Schaltung loB ein "O"-Signal anliegt und wenn an dem Taktimpulseingang loo-lo ein negativer Spannungssprung' auftritt , ergibt sich im Anschluß an den Spannungssprung für die bistabile Schaltung loC ein Zustand, bei welchem ein "L"-Signal an dem Anschluß loo-9 erzeugt wird, während an dem Anschluß loo-ll ein "O"-Signal erzeugt wird. Der Anschluß loo-7 kann ebenso wie der Anschluß I00-I2 entweder schwimmen oder mit einer Quelle hohen Potentials verbunden sein, um die zugeordnete UND-Schaltung loB teilweise zu setzen.

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Ein Steuereingang des integrierten Flip-Flops Io bildet den Anschluß I00-8 der Speichereinheit. Sobald an den Anschluß I00-8 ein ¹¹O"-Signal angelegt wird, nimmt die bistabile Schaltung loC den Zustand ein, in welchem ein "L"-Signal an dem Anschluß loo-ll erzeugt wird, und zwar unabhängig von den Signalpegeln, welche an den anderen Anschlüssen des integrierten Flip-Flops Io anliegen.

Die Speichereinheit besitzt bezüglich der Ausgangsklemme, von welcher ein Steuersignal abgeleitet wird, einen Setzzustand und einen Rückstellzustand. Die Speichereinheiten looA und looB (Fig. 3) besitzen Ausgangsklemmen looA-11 bzw. looB-11 und befinden sich beide in ihrem Setzzustand₉ wenn sie an ihrer Aus- * gangsklemme ein "L"-Sgnal erzeugen. Die Speichereinheiten looA und looB besitzen ferner Ausgangsklemmen looA-9 bzw. looB-9, an denen sie ein komplementäres Signal erzeugen, und beide Einheiten befinden sich in ihrem Rückstellzustand·, wenn sie ein "!/'-Signal als komplementäres Signal an diesen Ausgangsklemmen erzeugen. Andererseits besitzen die Speichereinheiten looC, iooAA, looBB und looCC (Fig. 3) Steuersignalausgangsklemmen looC-9 bis looCC-9 und Komplementärsignalausgangsklemmen looC-11 bis looCC-11. Jede der vier letztgenannten Speichereinheiten befindet sich in ihrem Setzzustand, wenn sie ein "L"-Signal an ihrer Ausgangsklemme ...9 erzeugt,und in ihrem Rückstellzustand, wenn sie ein "L"-Signal an ihrer Ausgangsklemme ...11 erzeugt.

Des weiteren arbeiten die NAND-Gatter 5oA und 5oB sowie die

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UND-Schaltung loA entweder als Setzgatter oder als Rückstellgatter , und zwar in Abhängigkeit davon, welche Ausgangsklemme für das Steuersignal verwendet wird. Bei den Speichereinheiten looA und looB arbeiten die NAND-Gatter 5oA und 5oB sowie die UND-Schaltung loA als Setzgatter. Bei den anderen vier Speichereinheiten arbeiten sie als Rückstellgatter. In ähnlicher Weise arbeiten die NAND-Gatter 5oC und 5oD sowie die UND-Schaltung loB bei den Speichereinheiten looA und looB als Rückstellgatter, .während sie bei den anderen vier Speichereinheiten als Setzgatter arbeiten.

Es sollen nunmehr die Figuren 3 und 4 betrachtet werden. Fig. k umfaßt die Teilfiguren HA und UB, in denen Impulsdiagramme für zwei Betriebsarten des in Fig. 3 dargestellten Registers 2 gezeigt sind.

Das Register 2 besteht aus insgesamt sechs der in Fig. 2 gezeigten Speichereinheiten loo, welche in Fig. 3 mit looA, looB, looC, looAA, looBB und looCC bezeichnet sind. Jede Speichereinheit erzeugt als Ausgangssignale ein Steuersignal und ein dazu komplementäres Signal. Die Signalformen A und B in Fig. 4 werden als Steuersignale der Speichereinheiten looA und looB an den Anschlüssen looA-11 bzw. looB-11 erzeugt. Die komplementären Ausgangssignale Ä und B werden an den Anschlüssen looA-9 bzw. looB-9 erzeugt. Die Signale C, AA, BB und CC werden als Steuersignale an den Anschlüssen looC-9 bis looCC-9 erzeugt. Die komplementären Signale C bis CC werden an den Anschlüssen looC-11 bis looCC-11 erzeugt.

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Jede der sechs Speichereinheiten ist so geschaltet, daß sie als Eingangssignale die komplementären Signale der anderen fünf Speichereinheiten erhält. Die Verbindungsleitungen zwischen den Speicherelementen sind zur Erhöhung der Übersichtlichkeit der Darstellung nicht dargestellt.

Zum Zwecke der Erläuterung kann angenommen werden, daß die Speichereinheiten in. einem Kreis geschaltet sind, in welchem rechts und links von jeder Speichereinheit jeweils eine andere Speichereinheit liegt. Bei dieser Betrachtungsweise liegt die Speichereinheit looCC eine Stellung links von der Speichereinheit looA, und die Speichereinheit looB liegt eine Stellung rechts von derselben.

Die Setzgatter jeder Speichereinheit besitzen einen Eingang, der mit dem Komplementärausgang der eine Stellung weiter links befindlichen Speichereinheit verbunden ist sowie einen weiteren Eingang, der mit dem Komplementärausgang der eine Stellung weiter rechts befindlichen Speichereinheit verbunden ist. Wie dies nachstehend noch in den Einzelheiten erläutert ,werden soll, führt diese Art der Verbindung dazu, daß ein "L"-Signal von einer Speichereinheit zu der nächsten weitergeschoben wird. Die Rückstellgatter jeder Speichereinheit besitzen einen Eingang, der mit dem Komplementärausgang der vier Stellungen weiter links befindlichen Speichereinheit verbunden ist, sowie einen weiteren Eingang, der mit dem Komplementärausgang der vier Stellungen weiter rechts befindlichen Speichereinheit verbunden ist. Wie dies nachstehend noch in den Einzelheiten erläutert

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werden soll, führt diese Art der Verbindung dazu, daß ein "0"-Signal von einer Speichereinheit zu der anderen weitergeschoben wird.

Es soll nunmehr der Betrieb der Speichereinheit looA in Verbindung mit den in Fig. U dargestellten Betriebsweisen erläutert werden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden an die Anschlüsse der Speichereinheit looA folgende Signale angelegt:

1. B an looA-1; 5. rein an looA-5;

2. ÜÜ an looA-2; 6. C an looA-6

3. raus an looA-3; und

«4. SI an looA-4; 7. KK an looA-12.

Das Setzgatter 5oA in der Speichereinheit looA spricht somit auf das Signal B an, welches von der Speichereinheit erhalten wird, die sich eine Stellung rechts von der Speichereinheit looA befindet. Das Setzgatter 5oB der Speichereinheit looA spricht dagegen auf das Signal ÜÜ an, welches von der Speichereinheit erhalten wird, die sich eine Stellung rechts von der Speicherein-'heit looA befindet. Das Rückstellgatter 5oC der Speichereinheit looA spricht auf das Signal B~B an, welches von der Speichereinheit abgeleitet wird, welche sich vier Stellungen rechts von der Speichereinheit looA befindet. Das Rückstellgatter 5oD spricht auf das Signal C an, welches von der Speichereinheit gewonnen wird, welche sich vier Stellungen links von der Speichereinheit looA befindet. Das Setzgatter loA der Speichereinheit looA ist so geschaltet, daß es das Signal Ä~Ä" empfängt, welches als Setzsignal für das Einschieben eines "L"-Signals in die Speichereinheit looA dient. „ 21 -

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Wie Fig. 4A zeigt» soll während der Zeitintervalle t bis t , das rein-Signal ein "!/'-Signal und das raus-Signal ein "0"-Signal sein. Da das raus-Signal ein "O"-Signal ist, bewirkt das NAND-Gatter 5oA der Speichereinheit looA keine Absenkung des Signalpegels auf die Verbindungsleitung 51. Somit kann die Verbindungsleitung 51 auf das "L"-Signal gehen, wenn an einem der Eingänge des NAND-Gatters 5oB ein "O"-Signal anliegt. Da das rein-Signal während der Zeitintervalle t bis t _s ein "L"-Signal ist, führt die Verbindungsleitung 51 nur während des Intervalls t_? bis .t , ein "L"-Signal, während das Signal CC ein "O"-Signal ist. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß während dieses Intervalls t_? bis t , die Speichersch'altung looCC, welche sich eine Stellung rechts von der Speicherschaltung looA befindet, im gesetzten Zustand ist und an ihrem Steuersignalausgang ein "L"-Signal erzeugt. Dieses "L"-Signal wird unter Steuerung durch das den SchiebeVorgang ermöglichende Signal ÄÄ in die Speichereinheit looA eingeschoben. Dieses Einschieben erfolgt im einzelnen wie folgt:

Während des Zeitintervalls ΐ_? bis t , wird die UND-Schaltung loA der Speichereinheit looA durch das ¹¹L"-Signal auf der Verbindungsleitung 51 teilweise gesetzt. Das volle öffnen der UND-Schaltung loA erfolgt dann während des Intervalls t_o bis t , in-

o O

folge der Koinzidenz eines "L"-Signals auf der Verbindungsleitung 51 und eines "L"-Signals als Signal ÄÄ. Der zum Zeitpunkt t„ auftretende Taktimpuls setzt aio die Speichereinheit looA, und das Signal A wechselt von "O" nach "L". Die anderen Taktimpulse, die während des Intervalls auftreten, in welchem die UND-Schaltung loA voll geöffnet ist, führen zu keiner Änderung

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^Ai⁹-ii|^lb 22U888

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des Signals A, da dieses bereits ein "L"-Signal ist.

Solange das raus-Signal ein "O"-Signal ist, erzwingt das NAND-Gatter 5oC auf der Verbindungsleitung 52 kein "O"-Potential. Somit kann die Verbindungs leitung 52 "!."-Potential annehmen, solange nur an einem der Eingänge des NAND-Gatters 5oD ein "0"-Signal anliegt. Da das rein-Signal während des Intervalls t bis t , ein "L'-Signal ist, liegt die Verbindungs leitung 52 in der Speichereinheit looA nur während des Intervalls t^ bis tg auf "L"-Potential, während das Signal C ein "0"-Signal ist. In diesem Zusammenhang muß beachtet werden, daß während dieses Intervalls t^ bis t_ß die Speichereinheit looC, welche sich vier Stellungen links von der Speichereinheit looA befindet, sich im Setzzustand befindet und ein "L"-Signal an ihrem Steuersignalausgang liefert. Dieses "L"-Signal hat das Einschieben eines "0"-Signals in die Speichereinheit looA zur Folge. Dieses Einschieben erfolgt wie folgt:

Die UND-Schaltung loB der Speichereinheit looA ist während des Zeitintervalls X₄. bis t_ß ständig voll geöffnet, da während dieses ZeitintervalIs an keinen seiner Eingänge ein "O"-Signal gelangt. Somit erfolgt durch den Taktimpuls zur Zeit t« eine Rückstellung der Speichereinheit looA,und das Signal A geht von "L" nach "0".

Die weiteren Taktimpulse, die in dem Intervall auftreten, in welchem die UND-Schaltung loB voll geöffnet ist, haben keinen Einfluß mehr auf das Signal A, da dieses bereits ein ¹¹O"-Signal ist.

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Wie Fig. 4B zeigt, ist in dem Zeitintervall t , bis t ,, das raus-Signal ein "L"-Signal und das rein-Signal ein "O"-Signal. Während das rein-Signal ein "0"-Signal ist, zwingt das NAND-Gatter 5oB die Verbindungsleitung 51 nicht auf einen "O"-Pegel. Somit kann die Verbindungsleitung 51 auf "L" gehen, wenn eines der Eingangssignale für das NAND-Gatter 5oA ein "O"-Signal ist. Da das raus-Signal während des gesamten Intervalls t , bis t ,, ein "L"-Signal ist, geht die Verbindungsleitung 51 nur während der Intervalle t , Ks t„, und t_Q bis t ,, auf "L", während das Signal B ein "O"-Signal ist. Während dieser Zeitintervalle ist also die UND-Schaltung loA teilweise gesetzt. Die UND-Schaltung loA wird dann während der Intervalle t , bis t„, und t. , bis t ti voll geöffnet, und zwar infolge der Koinzidenz eines "L"-Signals auf der Leitung 51 und eines "L"-Signals als Signal Ά*Ά\ Der zur Zeit t^, auftretende Taktimpulslverursacht also einen Wechsel zu einem Zustand, bei welchem das Signal A an dem Anschluß loo-ll ein "L"-Signal ist. Die anderen Taktimpulse, die während der Intervalle auftreten, in denen die UND-Schaltung loA voll geöffnet ist, beeinflussen das Signal A nicht mehr, da es bereits ein "L"-Signal ist*

Solange das rein-Signal ein "O"-Signal ist, zwingt die NAND-Schaltung 5oD die Verbindungsleitung 52 nicht auf den "0"-Pegel. Somit kann die Verbindungsleitung 52 auf-"L" gehen, wenn an einem der Eingänge des NAND-Gatters 5oC ein "O"-Signal liegt. Da das raus-Signal ein "!/'-Signal ist, und zwar während des Intervalls t , bis t ,,, liegt die Verbindungsleitung 52 nur während des Intervalls t_ol bis t_o, auf "L", während das Signal

ο ö

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ein "O"-Signal ist. Die interne UND-Schaltung loB ist während des Intervalls t_g, bis tg, voll geöffnet. Somit bewirkt der zur Zeit t^, auftretende Taktimpuls eine Änderung in einem Zustand, bei welchem das Steuersignal A ein "O"-Signal ist. Die anderen Taktimpulse, die während des Intervalls auftreten, in welchem die UND-Schaltung loB voll geöffnet ist, beeinflussen das Signal A nicht, da es bereits ein "O"-Signal ist.

Die übrigen fünf Speichereinheiten looB bis looCC reagieren auf die ihnen zugeführten Eingangssignale in gleicher Weise, wie dies vorstehend für die Speichereinheit looA beschrieben wurde.

Die Setzgatter der Speichereinheit looB werden durch die SEtzbedingungen in einer der angrenzenden Speichereinheiten looA bzw. looC vorbereitet bzw. teilweise gesetzt und reagieren auf das das Weiterschieben ermöglichende Signal ΒΈ durch Setzen der Speichereinheit looB zur Zeit t+* in Fig. UA und zur Zeit tgi in Fig. UB. Die Rückstellgatter der Speichereinheit looB werden durch die Setzbedingungen für die Speichereinheiten looCC bzw. looAA sowie durch das Schwimmen des Anschlusses looB-7 gesetzt und führen die Rückstellung dieser Speichereinheit zur Zeit t ■ in Fig. UA und zur Zeit t„, in Fig. UB herbei.

Die Setzgatter der Speichereinheit looC werden durch die Setzbedingungen in einer der benachbarten Speichereinheiten looB oder looAA teilweise gesetzt und setzen die Speichereinheit looC in Abhängigkeit von dem Auftreten des den Schiebevorgang ermöglichenden Signals CÜ zur Zeit t₁ in Fig. UA und zur Zeit t_?l in Fig. U-B. Die Rück s te 11g at te r der Speichereinheit looC

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A 39 731 b ,- 2 2 A 4 8 8 8

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werden durch die Setzbedingungen in einer der Speichereinheiten looA oder looBB sowie durch das Schwimmen des Anschlusses looC-12 gesetzt, um eine Rückstellung der Speichereinheit looC zur Zeit tg in Fig. HA und zur Zeit t ,., in Fig. HB herbeizuführen.

Die Setzgatter der Speichereinheit looAA werden durch die Setzbedingungen in einer der Speichereinheiten looC oder looBB vorbereitet und setzen die Speichereinheit looAA in Abhängigkeit von dem Auftreten des den Schiebevorgang ermöglichenden Signals Ä zur Zeit t₃ in Fig. HA und zur Zeit t-, in Fig. UB. Die Rückstellgatter der Speichereinheit looAA werden durch die Setzbedingungen in einer der Speichereinheiten looB oder looCC sowie durch.das Schwimmen des Anschlusses looAA-12 gesetzt, um die Rückstellung der Speichereinheit IoqC zur Zeit t₈ in Fig. HA und zur Zeit t_loi in Fig. HB herbeizuführen.

Die Setzgatter der Speichereinheit looBB werden teilweise durch die Setzbedingungen in einer der benachbarten Speichereinheiten looAA oder looCC vorbereitet und sprechen dann auf das den Schiebevorgang ermöglichende Signal B an, um die Speichereinheit looBB zur Zeit t_g in Fig. UA und zur Zeit t_g, in Fig. UB zu setzen. Die Rückstellgatter der Speichereinheit looBB werden durch die Setzbedingungen eines der beiden Register looC oder looA sowie durch das Schwimmen des Anschlusses looBB-12 gesetzt und führen die Rückstellung der Speiehereinheit looBB zur Zeit t* in Fig. HA und zur Zeit tg-, in Fig. HB herbei.

Die Setzgatter der Speichereinheit iooCC werden durch die Setz-

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bedingungen bei einer der benachbarten Speichereinheiten looBB oder looA vorbereitet und setzen die Speichereinheit looCC in Abhängigkeit von dem den Schiebevorgang ermöglichenden Signal C zur Zeit t_? in Fig. UA und zur Zeit tj, in Fig. UB. Die Rückstellgatter der Speichereinheit looCC werden durch die Setzbedingungen bei einer der SpeichereinhsLten looAA oder looBB sowie durch das Schwimmen des Anschlusses looCC-12 gesetzt und führen eine Rückstellung der Speichereinheit looCC zur Zeit t , in Fig. UA und zur Zeit t_g, in Fig. UB herbei.

Jedes der Steuersignale A bis CC wird über einen üblichen Verstärker 18 (Fig. 1) an die entsprechende Triggereinrichtung 12 angelegt.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß es möglich ist, daß das Register 2 gelegentlich einen verbotenen Schaltzustand einnehmen kann, d.h. einen anderen als einen der zwölf die Phasenlage der Motorwelle bestimmenden Zustände. Beispielsweise wird das Register beim Einschalten der Stromversorgung einen beliebigen Zustand einnehmen. Die zwölf die Phasenlage definierenden Zustände sind nun von gewissen, jedoch nicht von allen verbotenen Zuständen "erreichbar". Beispielsweise wird der verbotene Zustand,bei welchem lediglich das Steuersignal A ein "L"-Signal ist, automatisch wieder verlassen, und zwar infolge der Verbindung zwischen den Speichereinheiten, wobei der erlaubte Zustand,bei welchem die Steuersignale A und B "L"-Signale sind, der von diesem verbotenen Zustand erreichbare Zustand ist. Andererseits können die Speichereinheiten einen verbotenen

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Schaltzustand, bei welchem beide Steuersignale A und AA ¹¹L"-Signale sind, nicht von selbst verlassen. Aus diesem Grund ist ein NAND-Gatter lol vorgesehen, welches jeden derartigen verbotenen Zustand feststellt. In ähnlicher Weise können die Speichereinheiten auch einen verbotenen Zustand nicht selbständig korrigieren, bei welchem die komplementären Signale C, A und BB" ¹¹L"-Signale sind. Daher ist ein NAND-Gatter Io2 vorgesehen, welches jeden derartigen verbotenen Zustand feststellt. Die Ausgänge der NAND-Gatter lol und Io2 sind direkt miteinander und außerdem mit den Anschlüssen ...-8 äUer sechs Speichereinheiten verbunden. Dies hat zur Folge, daß die NAND-Gatter lol und Io2, wenn sie einen derartigen verbotenen Zustand feststellen, das Register 2 veranlassen, einen Zustand einzunehmen, in welchem die Speichereinheiten looA und looB gesetzt sind und in welchem die Speichereinheiten'looG bis looCC zurückgestellt sind.

Der Antriebsrichtungsdetektor 3 ist in Fig. 5 als ein von einer gestrichelten Linie umgebener Block dargestellt. Der Detektor 3 umfaßt drei identische Unterdetektoren 4o. Jeder Unterdetektor Uo spricht auf zwei der sechs Steueislgnale A bis CC an und liefert Impulse, welche die Antriebsrichtung anzeigen. Die Impulse von den drei Unterdetektoren werden durch zwei ODER-Gatter 46 und 47 zusammengefaßt. Die Ausgänge der ODER-Gatter 46 und 47 steuern den Betrieb des Zählers 4 für die Antriebsgrösse.

Das Prinzip der Betriebsweise· des Detektors 3 wird aus der Tabelle I deutlich.

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Die Dauerwerte der Steuersignale geben für sich allein betrachtet keine Information bezüglich der Richtung. Wenn man jedoch Änderungen der Steuersignale und bestimmte Dauerwerte gleichzeitig auswertet, so erhält man eindeutige Hinweise auf die Antriebsrichtung. Beispielsweise tritt der Dauerzustand, bei welchem die Signale C und AA beide "L"-Signale sind, in der rein-Spalte bei Schritt 5 und in der raus-Spalte bei Schritt 9 auf. Das Signal B führt jedoch beim Fortschalten in rein-Richtung einen Sprung von ¹¹L" nach "O" durch, während es in raus-Richtung zwischen den Schritten 9 und Io einen Sprung von "O" nach "L" durchführt. Darüberhinaus ist bei der rein-Richtung auch kein Übergang von "0" nach ¹L!' für das Signal B vorhanden, während das Signal AA ein "L"-Signal ist, während das Register fortgeschaltet wird. Somit zeigt die Koinzidenz eines ¹¹L"-Signals als Signal AA und eines Überganges von "L" nach "0" des Signals B unzweideutig an, daß das Register in der rein-Richtung fortgeschaltet wird. In ähnlicher Weise tritt bei dem Signal B kein Wechsel von "L" nach "0" ein, während das Signal AA ein "L"-Signal ist, wenn das Register in raus-Richtung fortgeschaltet wird. Somit zeigt die Koinzidenz eines "L"-Signals als Signal AA und eines Überganges von "0" nach "L" des Signals B unzweideutig an, daß das REgister in raus-Richtung fortgeschaltet wird.

Eine ähnliche Analyse der Tabelle I zeigt, daß die Koinzidenz eines "L"-Signals als Signal BB und ein übergang von "L" nach ¹¹O" das Signals CC unzweideutig anzeigt, daß das Register in raus-Richtung weitergeschaltet wird. Die Koinzidenz eines "L"-

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Signals als Signal BB und eines Übergangs von "0" nach "L" des Signals CC zeigt unzweideutig, daß das Register in rein-Richtung fortgeschaltet wird. Die Koinzidenz eines "!/'-Signals als Signal C und eines Übergangs von "O" nach "L" des Signals A zeigt unzweideutig, daß das Register in raus-Richtung fortgeschaltet wird. Die Koinzidenz eines "!/'-Signals als Signal C und eines Überganges von "L"nach "0" des Signals A zeigt unzweideutig, daß das Register in rein-Richtung fortgeschaltet wird.

Die Betriebsweise des Richtungsdetektors 3 soll nunmehr in den Einzelheiten betrachtet werden. Das Steuersignal AA wird an den Anschluß 4o-2 eines der Unterdetektoren 4o angelegt und wird damit mit einem Eingang einer NAND-Schaltung 42 und einem Eingang einer NAND-Schaltung 43 verbunden. Der andere Eingang der NAND-Schaltung 42 ist so geschaltet, daß er.das Ausgangssignal eines Übergangsdetektors 3o empfängt, welcher einen positiven Impuls erzeugt, wenn in dem Steuersignal B ein Über- = gang von ¹¹O" nach "L" eintritt. Das NAND-Gatter 42 spricht auf die Koinzidenz eines "L"-Signals als Signal AA und eines Übergangs von "0" nach ¹¹L" des Signals B an, indem es an der Ausgangsklemme 4o-3 einen Pegel von 0 V erzeugt. An der Ausgangsklemme 4o-3 wird also ein "©"-Signal erzeugt, um anzuzeigen, daß das Register in raus-Richtung fortgeschaltet wird. Der andere Eingang des NAND-Gatters 43 ist so geschaltet, daß er das Ausgangssignal eines weiteren Übergangsdetektors 3o empfängt, welcher immer dann einen positiven Impuls erzeugt, wenn in dem Steuersignal B ein Übergang von "L" nach "0" stattfindet.

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Das NAND-Gatter 43 spricht auf die Koinzidenz eines "L"-Signals als Signal AA/eines Überganges von "L" nach "0" in dem Signal B an, indem es an der Ausgangsklemme 4o-4 einen Pegel von 0 V erzeugt. Somitjwird ein "0"-Signal an der Ausgangsklemme Uo-4 erzeugt, um anzuzeigen, daß das Register in rein-Richtung fortgeschaltet wird.

Jeder Übergangsdetektor besteht aus zwei üblichen RC-Differenzierschaltungen und einem NAND-Gatter, welches durch die negativen Impulse der Differenzierschaltung angesteuert wird. Am Eingang des NAND-Gatters ist eine Diode als Klammerdiode vorgesehen.

Ein NAND-Gatter 41 ist vorgesehen, um das Steuersignal B zu invertieren und um den mit dem NAND-Gatter 42 verbundenen Obergangsdetektor anzusteuern. Das Steuersignal B wird dem Übergangsdetektor, welcher mit dem NAND-Gatter 43 verbunden ist, direkt zugeführt.

Die Einzelheiten des Aufbaus der beiden anderen Unterdetektoren 4o sind nicht dargestellt und brauchen auch nicht beschrieben zu werden, da diese Unterdetektoren ebenso aufgebaut sind und arbeiten wie der vorstehend beschriebene Unterdetektor 4o.

Die Ausgangsklemmen 4o-3 sind miteinander und mit dem Eingang einer üblichen transistorisierten Inverferstufe verbunden. In ähnlicher Weise sind die Ausgangsklemmen 4o-4 miteinander und mit dem Eingang einer weiteren transistorisierten Inverterstufe verbunden. Ferner ist ein zwei Eingänge aufweisendes NAND-

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Gatter 45 mit jeweils einem Eingang mit den Ausgangsklemmen 4o-3 und den Ausgangsklemmen 4o-4 verbunden. Das NAND-Gatter 45 erzeugt somit einen "L"-Impuls, wann immer einer der drei Unterdetektoren Ho einen "O"-Impuls erzeugt. Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß beim Fortschalten des Registers durch einen vollen Zyklus in einer Richtung das NAND-Gatter 45 drei positive Impulse erzeugt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, enispricht jeder dieser positiven Impulse einem Verstellweg des Steuerstabs um etwa 1,6 mm (1/16 ").

Der Zähler für die Vorschubgrösse ist in Fig. 6 als Blockdiagramm dargestellt. Eine übliche Torschaltung 55empfängt den Ausgangsimpuls des NAND-Gatters 45 (Fig. 5), welche nachstehend als Vorschubimpulse bezeichnet werden und erzeugt Ausgangssignale X und Y. Die Ausgangssignale X und Y sind normalerweise "O"rSignale und gehen alternierend nach "L", und zwar in Abhängigkeit von den Vorschubimpulsen. Die Torschaltung 55 umfaßt ein komplementierendes Flip-Flop 56, welches von den Vorschub impulsen getriggert wird,sowie zwei UND-Schaltungen 57 und 58, welche alternierend über den entsprechenden Ausgang des Flip-Flops 56 geöffnet werden.

Es sind fünf Zählstufen 6o-l bis 6o-5 in Form eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers angeordnet, welcher eine Anzeige der Grosse des Vorschubs liefert, über welchen der Steuerstab fortbewegt wurde. Wenn sich der Steuerstab in den Reaktor hineinbewegt, zählt der Zähler vorwärts, und wenn sich der Steuerstab von dem Reaktorbierausbewegt, zählt der Zähler rückwärts. Der Zähler zählt in einem Bi-Quinär-Code.

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Jede Zählstufe besitzt einen als einpoligen Umschalter ausgebildeten Magnetschalter mit einer Setzwicklung und einer Rückstellwicklung. Ein Stromimpuls durch die Setzwicklung hat zur Folge, daß das Relais eine Stellung einnimmt, in der der geerdete Pol des Relais (O V) in Kontakt mit dem Kontakt -1 des Relais steht. Ein Stromimpuls durch die Rückstellwicklung hat eine Rückstellung des Relais zur Folge» so daß der Pol des Relais in Kontakt mit dem Kontakt -2 steht.

Aus der Verwendung von Stromstoßrelais in dem Zähler ergibt sich ein wichtiger Vorteil. Dieser Vorteil besteht in der Tat-Bache, daß die Stromstoßrelais ihren jeweiligen Zustand auch bei Abschaltung der elektrischen Speisung beibehalten. Dies ist ein wichtiges Merkmal, insbesondere bei einem Steuermechanismus für einen Kernreaktor.

In der nachfolgenden Tabelle II ist die Zählfolge für den Vorwärtszähler sowohl für die rein-Richtung als auch für die raus-Richtung festgehalten. In der Tabelle bezeichnen die Symbole Kl bis KS, daß die entsprechenden Stromstoßrelais in den Zählstufen 6o-l bis 6o-5 im gesetzten Zustand sind, während die Symbole RT bis KiT anzeigen, daß die entsprechenden Stromstoßrelais im zurückgestellten Zustand sind.

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k-l>46
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. Tabelle. II

O	Kl	. KZ	Κ3	Wt	Κ5
1	Kl	. KZ	Κ3	Κ5	Κ5
2	Kl	K2 •	κ3	κ5	Κ5
3	Kl	Κ2	Κ3	Ψ	Κ5
4	Kl	Κ2	Κ3		K₅
5	Kl	κΖ	_Κ3	Κ5	Κ5
6	Kl	IZ	Κ3	Κ4	Κ5
7	κϊ	κΖ	Κ3	Κ4	Κ5
8	κΐ	κΖ	Κ3~	Κ4	Κ5
9	. . π .	KZ	Κ3"	Κδ	Κ5

Es soll nunmehr ein typischer Betriebsablauf der Zählstufe 6o-l betrachtet werden. Das in dieser Zählstufe enthaltene Stromstoßrelais Kl besitzt eine Setzwicklung, eine Rückstellwicklung und Kontakte Kl-I und Kl-2, welche über den Pol des Relais Kl mit Erde (O V) verbindbar sind. Die Kontakte Kl-2 und Kl-I sind jeweils mit einer positiven Spannungsquelle +V verbunden, und zwar über einen Strombegrenzungswiderstand. Eine NAND-Schaltung

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61 ist mit ihrem Ausgang mit der Setzwicklung des Relais Kl verbunden, und das andere Ende der SEtzwicklung ist so geschaltet, daß sie das Signal X von der Schaltung 55 empfängt. Die NAND-Schaltung 61 zieht bei Koinzidenz von "!/'-Signalen als raus-Signal und als Signal K5 sowie Wt Strom an ihren Ausgangsklemmen. Der das Signal X bildende positive Impuls setzt das Relais Kl, wenn das NAND-Gatter 61 sich in diesem Betriebszustand befindet.

Die Art, in der die anderen Gatter der Zählstufe auf die ihnen zugeführten Eingangssignale reagieren, ist mit der vorstehend im Zusammenhang mit dem NAND-Gatter 61 beschriebenen Betriebsweise identisch.

Zusammenfassend arbeitet das vorstehend beschriebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems folgendermaßen:

Wenn es erwünscht ist, den Steuerstab weiter in den Kernreaktor hineinzufahren, wird der Programmiereinheit ein rein-Befehl zugeführt. Daraufhin erzeugt der Taktgenerator 4 Impulse mit der Tastfrequenz und danach eine kontinuierliche Impulsfolge mit der Normalfrequenz, bis der rein-Befehl beendet wird. Das Register 2 reagiert auf die Taktimpulse,indem es Steuersignale in einer vorgegebenen Reihenfolge erzeugt, welche für die rein-Richtung geeignet ist. Der steuerbare Versorgungsteil reagiert auf die Steuersignale und liefert Gleichstrom zu den unabhängig voneinander erregbaren Wicklungen des Stators, wodurch ein magnetisches Drehfeld geschaffen wird. Daraufhin dreht sich die

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Motorwelle ,und deren Drehung wird in eine Längsbewegung des Steuerstabes übersetzt.

Zusätzlich reagiert der Antriebsrichtungsdetektor 3 auf die Zustandsänderungen des Registers 2 und erzeugt Vorschubimpulse, von denen jeder einem Vorschub von etwa 1,5 nun (1/16 ") entspricht, sowie eine Anzeige der Richtung, in welcher das Register fortgeschaltet wird.

Der in Fig. 6 dargestellte Vorwärts-Rückwärts-Zähler reagiert auf die Vorschubimpulse und zählt in der Richtung, die von dem Richtungsdetektor 3 angezeigt wird.

Wenn ein raus-Befehl an die Programmiereinheit gegeben wird, wird der Prozeß umgekehrt. Der Steuerstab bewegt sich somit aus dem Reaktor heraus, und der Vorwärts-Rückwärts-Zähler registriert die resultierende Grosse des Steuerstabsvorschubs.

Es versteht sich, daß dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung stehen, das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel abzuwandeln, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist es möglich, anstelle von Flip-Flop-Schaltungen als Speichereinheiten das Register aus anderen binären Speichereinheiten aufzubauen. DarÜberhinaus ist es auch möglich, andere Arten von Torschaltungen unter Verwendung von UND- und ODER-Schaltungen aufzubauen, anstatt NAND-Gatter als Setz- und Rückstellgatter für die Speichereinheiten zu verwenden. DarÜberhinaus versteht es sich, daß zusätzliche

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Zählstufen verwendet werden könnten, um grössere Zahlen speichern zu können» welche die resultierende Gesamtgrösse der Motordrehung anzeigen. Schließlich können auch Anzeige-einrichtungen, wie zum Beispiel Anzeigelampen, verwendet werden, um eine optische Anzeige der GrÖsse der Motordrehung bzw. der Vorschubbewegung zu erhalten.

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Claims

A 39 731 b k - 157 Il.o9.72 Patentansprüche

1.jAntriebssystem mit einem Mehrphasen-Motor, dessen Stator η unabhängig voneinander erregbare Wicklungen aufweist, die nach einem vorgegebenen WickeIsche.ma_/ vorzugsweise in Sternschaltung, angeordnet sind und über die ein Rotor antreibbar ist, und mit einem steuerbaren Versorgungsteil mit η triggerbaren Schalteinrichtungen zur Zuführung einer Gleichspannung zu den einzelnen, unabhängig-voneinander erregbaren'Wicklungen, wobei der Versorgungsteil eine Programiereinheit enthält,über welche die Schalteinrichtung in einer solchen Reihenfolge ansteuerbar sind, daß die Wicklungen des Motors so erregt werden, daß sich eine schrittweise Drehung des Rotors ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmiereinheit (13) eine Anzahl von binären Speichereinheiten (100 A bis 100 CC) umfaßt, die ein Register (2) bilden, welches mindestens 2n

Schaltzustände einnehmen kann, von denen jeder einer bestimmten Winkellage des Rotors augeordnet ist, wobei bei einer ersten Gruppe von η Schaltzuständen jeweils m triggerbare Schalteinrichtungen (11) den augeordneten Wicklungen (WA bis WCC) eine Spannung zuführen, daß Fortschalteinrichtungen (Taktgenerator 1) vorgesehen sind, um das Register (2) derart durch die 2η Schaltzustände fortzuschalten, daß alternierend ein Schaltzustand det: ersten und der zweiten Gruppe von Schaltzuständen herbeigeführt wird und daß mit dem Register (2) Triggereinrichtungen (A bis CC) zum Triggern der triggerbaren Schalteinrichtungen (11) entsprechend dem jeweiligen Schaltzustand des Registers (2) verbunden sind.

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2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi jede binäre Speichereinheit (100 A bis 100 CC) ein bistabiles Flip-Flop ist.

3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB jedes Flip-Flop einen Anschluß zum Empfang eines Taktsignals und mindestens zwei Anschlüsse zum Empfangen von Steuersignalen besitzt, durch welche der Zustand bestimmt wird, welchen das Flip-Flop annimmt, wenn es ein Taktsignal empfangen hat, und daß die Fortschalteinrichtungen für das Register einen Taktgenerator zur Erzeugung von äquidistanten Taktimpulsen umfassen, sowie eine Schaltung aus logischen Torschaltungen, die so aufgebaut ist, daB für jedes Flip-Flop zwei Ausgangsklemmen vorhanden sind, auf denen Steuersignale erzeug- bar sind« um die nachfolgenden Zustände der Flip-Flop-Schaltungen zu steuern.

4. Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Erzeugung eines Steuersignals vorgesehen sind, welche die gewünschte Richtung der Drehbewegung des Rotors anzeigen und daß die Torschaltungen einer Eingangsklemme zum Empfang des RichtungsSteuersignals aufweisen und die nachfolgenden Zustände der Flip-Flops entsprechend diesen Riehtungssteueraignal steuern.

5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daft das Register (2) η Flip-Flops umfaßt, von denen jedes einer der η triggerbaren Schalteinrichtungen (11) zugeordnet ist und von denen jedes direkt anzeigt, ob die zugeordnete

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k - 157 J«J

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triggerbare Schalteinrichtung (11) dem Mehrphasenmotor eine Spannung zuführen sollte.

6. Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Register (2) mindestens sechs'Flip-Flops umfaßt, von denen jedes eines Setzzustand und einen Rückstellzustand besitzt und daß das Netzwerk aus den Torschaltungen so aufgebaut ist, daß das Register so gesteuert wird, daß eine 2-gesetzt, 3-gesetzt, 2-gesetzt-usw.-Folge erzeugt wird.

7. Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Taktimpulse Einrichtungen umfassen, um zunächst eine vorgegebene Anzahl von Taktimpulsen mit einer ersten Impulsfolgefrequenz zu erzeugen und um dann eine beliebige Anzahl von Täktimpulsen mit einer zweiten, höheren Impulsfolgefrequenz zu erzeugen, so daß der Motor in Abhängigkeit von den Taktimpulsen mit der ersten Impulsfolgefrequenz zunächst mit einer vorgegebenen niedrigeren Geschwindigkeit und dann in Abhängigkeit von der Impulsfolgefrequenz der weiteren Taktimpulse mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben wird. ' .

8. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Register (2) mindestens 6>chs Flip-Flops umfaßt und zwölf erlaubte sowie eine Anzahl von verbotenen Schaltzuständen einnehmen kann und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf einen verbotenen Schaltzustand des Registers ansprechen und dieses in einen erlaubten Zustand schalten.

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9. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dekodiernetzwerk zum Anzeigen des Vorliegens eines verbotenen Schaltzustandes des Registers (2) vorgesehen.

10. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß Zähleinrichtungen vorgesehen sind, welche auf die Änderungen des Schaltzustandes des Registers ansprechen und eine Anzeige der Größe der Motordrehung liefern.

11. Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtungen Speichereinrichtungen umfassen, welche die Anzeige der Größe der Motordrehung auch bei einem zeitweiligen Spannungsausfall aufrechterhalten.

12. Stromversorgung für einen Mehrphasen-Motor mit mehreren, unabhängig voneinander erregbaren Wicklungen, welche im Stern geschaltet sind, wobei für jede Phase jeweils eine Wicklung vorgesehen ist und wobei jeder Wicklung eine unabhängig triggerbare Schalteinrichtung zugeordnet ist, um der Wicklung einen Gleichstrom zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß mit den triggerbaren Schalteinrichtungen eine Programmiereinheit zur Steuerung der Erregung und der Entregung der Mehrphasen-Wicklungen in einer vorgegebenen Reihenfolge verbunden ist, daß Einrichtungen zur Erzeugung einer Impulsfolge vorgesehen sind, daß mindestens vier Speichereinheiten in einer Reihe vorgesehen sind, von denen jede ein Flip-Flop enthält, welches eine Eingangsklemme zum Empfangen der Impulse und eine Ausgangsklemme besitzt, welche mit der zugeordneten triggerbaren Schalteinrichtung verbunden ist, um Ein- und

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Aus-Signale zum Erregen und Entregen der entsprechenden Wicklung zu erzeugen, daß jede der Speichereinheiten eine Torschaltung zum Erzeugen eines Setzsignals für das Flip-Flop in Abhängigkeit von der Koinzidenz eines Ein-Signals von einer benachbarten Speichereinheit in der Reihe und eines Aus-Signals von einer benachbarten Speichereinheit in der Reihe umfaßt, daß jede Speichereinheit eine Torschaltung zur Erzeugung eines Rücksetzsteuersignals für das Flip-Flop in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Signal von einer nicht benachbarten Speichereinheit in der Reihe umfaßt und daß die Speichereinheiten in der Reihe auf die Impulse und die Setz- und Rückstellsteuersignale ansprechen, um Ein- und Aus-Signale für die triggerbaren Schalteinrichtungen zu erzeugen, und zwar entsprechend dem Schema ungerade Anzahl EIN, gerade Anzahl EIN, usw.

13. Stromversorgung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Impulsfolge Einrichtungen zur Erzeugung einer Impulsfolge mit einer ersten Impulsfoigefrequenz und ferner Einrichtungen, zur Erzeugung einer Impulsfolge mit einer zweiten Impulsfolgefrequenz umfassen und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um zu den Speichereinheiten entweder die Impulsfolge mit der ersten Impulsfolge-frequenz oder die Impulsfolge mit der zweiten Impulsfolgefrequenz zu übertragen.

m. Stromversorgung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Anzeige einer gewünschten Richtung

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der Bewegung der Welle des Mehrphasen-Motors vorgesehen sind und daß jede Speichereinheit auf die angezeigte Richtung anspricht und in Abhängigkeit von derselben die Ein- und Aus-Signale entweder ih einer ersten oder in einer zweiten Reihenfolge erzeugt.

15. Stromversorgung nach Anspruch m, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torschaltung vorgesehen ist, die eine Differenzierschaltung umfaßt, welche ein Signal erzeugt, welches anzeigt, ob die Ein- und Aus-Signale in der ersten REihenfolge oder in der zweiten Reihenfolge erzeugt werden.

16. Stromversorgung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrphasen-Motor sechs unabhängig voneinander erregbare Wicklungen aufweist und daß sechs Speichereinheiten vorgesehen sind, um den triggerbaren Schalteinrichtungen die Ein- und Aus-Signale in einer 3-Ein-, 2-Einusw.-Folge zuzuführen.

17. Stromversorgung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf eine vorgegebene Kombination von Ein- und Aus-Signalen ansprechen,welche von den Speichereinheiten erzeugt werden, um die Schaltzustände der Speichereinheiten derart zu ändern, daß sich eine vorgegebene, andere Kombination von Ein- und Aus-Signalen ergibt.

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