DE2400112A1

DE2400112A1 - Digitales datenaufzeichnungsgeraet

Info

Publication number: DE2400112A1
Application number: DE2400112A
Authority: DE
Inventors: Alan F Mandel; William E Zitelli
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-01-08
Filing date: 1974-01-03
Publication date: 1974-08-01
Also published as: GB1460747A; ES199301Y; ES199301U; CA984471A; US3860914A; BE809486A

Description

DlPL-ING. KLAUS NEUBECKER

Patent an w alt
4 Düsseldorf 1 - Schadowplatz 92400112

.Düsseldorf, 31.12.1973 73178

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pennsylvania 15222, V. Gt. A.

Digitales DatenaufZeichnungsgerät

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf digitale Datenaufzeichnungsgeräte und insbesondere auf solche Geräte, welche Dateninformation für die spätere Darstellung beim Verlust der Versorgungsspannung für das Gerät speichern.

Bei einer Kernreaktoranlage erfordert die Anlagenleistung eine Einstellung der Position der Steuerstäbe innerhalb des Reaktors. Ein wichtiges Sicherheitsmerkmal beim Betrieb der Anlage besteht darin, daß der Sollwert der Position der Steuerstäbe gespeichert und diese Information für den Fall gesichert wird, daß die Versorgungsleistung für das Aufzeichnungsgerät ausfällt.

Die Sollwert-Daten über die Position der Steuerstäbe sind unabhängig von den Istwert-Daten über die Position der Steuerstäbe, welche von Meßfühlern erhalten werden, die längs des Gehäuses der Steuerstäbe angeordnet sind, und daher wird insbesondere angestrebt, daß die Sollwert-Daten gespeichert werden, so daß sie mit den Istwert-Daten verglichen werden können und sichergestellt werden kann, daß die Steuerstäbe den entsprechenden Steuersig- '"' nalcn folgen. Außerdem muß die Anlage bei einem Ausfall der Versorgungsleistung die Information zur Darstellung bei der erneuten

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Zufuhr der Leistung erhalten, damit die Bedienungsperson für die Anlage die Sollwert-Position zum Seitpunkt des Leistungsausfalls feststellen kann.

Zur Zeit sind zwei elektroiuechanische Vorrichtungen erhältlich, welche zur Aufzeichnung solcher Daten dienen. Die eine Vorrichtung verwendet iiipulsf'imige Signale, die durch das Schließen von Relaiskontakten erzeugt werden, um diskrete Sollwert-Signale für die Gtangenbewegung zu simulieren. Die impulsförmigen Signale v/erden einem Elektromagneten mitgeteilt, der im gespeisten Zustand mechanisch ein Stufenrelais in der Fora eines Rades um einen Schritt weiter dreht. Das Rad ist mit Ziffern von null bis neun versehen und mechanisch rüit anderen ähnlich numerierten Rädern derart verbunden, daß Dezimalzahlen angezeigt werden. Die uezimalzahlen stellen dann den Sollwert der Position der oteuerstangen dar. Da die stabilen Ausgangszustände des Zählers unabhängig von der Versorgungsquelle sind, können die Daten unabhängig von einem Verlust der Anlagenleistung gespeichert werden.

Bei der zweiten Anordnung werden impulsförmige Signale durch Relaiskontakte erzeugt, welche diskrete Sollwert-Signale über die Stangenbewegung darstellen und einer Impulsformerschaltung zuführen. Diese Schaltung modifiziert die Impulse, so daß diese einen Vorwärts/Rückwärtszähler antreiben, der im wesentlichen aus Dioden/Transistor-Verknüpfungsgliedern besteht. Die Ausgänge des Zählers werden dann mit Relaistreiberstufen verbunden, welche Schutzgasrelais speisen. Das von den Schutzgasrelais dargestellte Ausgangssignal ist dann proportional dem Sollwert der Position der Steuerstangen und wird in diesen Zustand der Relais gespeichert, der nur durch weitere Impulse des Zählers geändert v/erden kann. Auf diese vfeise führt ein Verlust der Versorgungsleistung des Systemes nicht zu einem Verlust der aufgezeichneten Information.

Während beide Vorrichtungen theoretisch in der gewünschten Weise arbeiten, haben sie jedoch die meisten Nachteile derartiger

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elektromechanischer Einrichtungen, indem sie sperrig und einer erhöhten Abnutzung bei den schwierigen Betriebsbedingungen in einem Kernreaktor unterworfen sind. Nenn die Anlage nicht dauernd überprüft wird, sind die von diesen bekannten Anlagen erhaltenen Daten daher nicht zuverlässig.

Es ist die Aufgabe dieser Erfindung ein digitales Aufzeichnungsgerät zu schaffen, welches zuverlässiger und wartungsfreier arbeitet.

Ausgehend von einem digitalen Aufzeichnungsgerät mit einem elektronischen Zähler für einen Dateneingang zur Abgabe eines repräsentativen digitalen Ausgangssignales wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Zähler einen induktiven Kern mit einer veränderbaren Reaktanz aufweist, deren Wert direkt von dem Ausgangszustand des Zählers und von durch Steuersignale bestimmten Zeitkonstanten der Zählerschaltkreise in einer Weise abhängt, daß das zuletzt vor einem Verlust der Versorgungsspannung angezeigte Zählerausgangssignal wieder hergestellt wird, nachdem die Versorgungsleistung wieder zugeführt worden ist.

Im folgenden v/ird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; es stellen dar:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des

Datenaufzeichnungsgsrätes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagrarmu einer Stufe des Zählers gemäß

Fig. 1 für ein Bit;

Fig. 3 schematisch eine Schaltung der in Fig. 2 erläu

terten Stufe;

Fig. 4 schematisch die beiden ersten Stufen des Zählers

in Fig. 1;

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Fig. 5 schenatisch die dritte Stufe des Zählers in Fig.5;

Fig. 6 eine vereinfachte Schaltung zur Erläuterung der

Speicherungseigenschaften der Schaltkreise der Fig. 4, 5- und 6;

Fig. 7 die Ilysteresisschleife des Magnetkernes, der in

den Schaltungen der Fig. 4, 5 und 6 verwendet wird;

Fig. 8 schematise!! die Impulsformerschaltung gemäß

Fig. 1;

Fig. 9 schematisch das Leistungssteuergerät gemäß Fig.

und

Fig. 1OA und 103 graphisch die Eingangs- und Ausgangssignale der

Schaltung gemäß Fig. 9 bei Änderungen der Versorgungsspannung.

Zusammengefaßt wird ein kompaktes, elektronisches, digitales Datenaufzeichnungsgerät mit der inhärenten Eigenschaft geschaffen, daß äer aufgezeichnete Datenzustand vor einem Leistungsausfall bei der erneuten Zufuhr der Ausgangsleistung wieder hergestellt wird. Die Speichermerkmale des Aufzeichnungsgerätes ergeben sich durch eine neuartige Anordnung der magnetischen Speicherkerne, welche steuerbare Zeitkonstanten aufweisen, die einem Teil des Aufzeichnungsgerätes innerhalb der Kopplungsschleifen eines eingebauten digitalen Zählers zugeordnet sind. Bei einer Ausführungsform hat der Zähler eine Blockierschaltung für einen Nullzustand, damit er nicht bei der Rückwärtszählung über den Nullausgangszustand hinaus zählen kann, v/odurch sich eine falsche Anzeige der aufgezeichneten Daten ergäbe. Das gesamte Aufzeichnungsgerät ohne die Speicherkerne kann in Festkörperbauweise ausgeführt werden und in extrem ungünstiger Umgebung arbeiten, wie sie sich bei Kernreaktoren vorfindet, um eine zuverlässige und dauerhafte Ausgangsfunktion zu ergeben. Daher wird die bevorzugte Ausführungs-

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form der Erfindung unter Bezugnahme auf einen Kernreaktor beschrieben.

Die meisten Kernreaktoren verwenden drei Arten von Neutronen absorbierenden Stäben, welche als Abschaltstäbe, Teillängenstäbe und Steuerstäbe bekannt sind. Jeder Art von Stäben ist eine Anzahl von Stabbänken zugeordnet, und innerhalb jeder Bank befindet sich eine Reihe von Stabmechanismen. Ein Beispiel eines Stabsystemes für einen Kernreaktor ist beschrieben in GB-PS 1 282 224. Die Abschaltstäbe können entweder voll ausgefahren werden, wenn der Reaktor mit voller Leistung arbeitet, oder sie können voll eingefahren werden, wenn die Leistung abgeschaltet wird. Andererseits werden die Steuerstangen entweder schrittweise nach oben oder nach unten in den Bänken verschoben, wobei alle Stäbe in einer gegebenen Bank gleichzeitig auf das gleiche Niveau geschoben werden; dieses Niveau hängt von dem Leistungsbedarf der Anlage ab. Die Teillängenstäbe dienen als Einstellelemente und sind niemals vollständig innerhalb oder außerhalb des Reaktionsbereiches, sondern werden in einem kleinen Bereich von Schritten entweder heraus- oder hereinbewegt. Die Volllängen-Steuerstäbe v/erden aufwärts und abwärts innerhalb eines Druckgehäuses durch einen magnetischen Antriebsmechanismus gemäß GB-PS 973 383 bewegt. Es sind etwa 232 impulsförmige Stufen erforderlich, um die gesamte Strecke der Steuerstangen zu überdecken, was ungefähr einer Gesamtstrecke von 350 mm entspricht. Es sind andere Mechanismen vorgesehen, um die Teillängenstäbe zur Feineinstellung anzutreiben.

Der Druckbehälter mit den Steuerstäben macht es praktisch unmöglich für eine Betriebsperson, die tatsächliche Position der Stangen zu bestimmen. Ein Positions-Meßfühler für die Antriebswelle der Steuerstange ist üblicherweise entlang des Steuerstangengehäuses angeordnet und hierzu vorgesehen, um die Position der Antriebswellen zu erfassen, welche mit den Steuerstangen verbunden sind. Die dadurch erhaltene Positionsinformation wir»-! dann in die tatsächliche Steuerstangenposition über-

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tragen. Ein Beispiel für ein derartiges Überwachungsgerät ist in der US Patentanmeldung SN 320 79 2 beschrieben.

Um den sicheren Betrieb ler Reaktoranlage zu gewährleisten, müssen häufig die diskreten Signale zur Steuerung der Stangenposition mit den Signalen verglichen werden, die von der Überwachungseinrichtung für die Steuerstangen erhalten werden, um die tatsächliche Ausführung des Steuerbefehles zu überprüfen. Auch ist es erstrebenswert, den letzten vor dem Leistungsausfall abgegebenen Befehl des Steuergerätes zu kennen, um weiterhin den sicheren Betrieb des Reaktors zu gewährleisten.

Das digitale Datenaufzeichnungsgerät gemäß Fig. 1 enthält im wesentlichen eine Impulsformerschaltung 10, einen Vorwärts/ Rückvrärts (Speicher) zähler 12 und ein Versorgungs steuergerät 14.

Die Impulsformerschaltung 10 empfängt entweder einen Vorwärtsoder einen Rückwärtssteuerimpuls für die Stange von den Relaiskontakten 12 oder 18 und simuliert dabei diskrete Sollwert-Signale für die Bewegung der Stäbe. Die Signale werden durch die Impulsformerschaltung 10 verarbeitet, so daß sie für den Zähler 12 geeignet sind. Ein Nulldetektor bildet einen Teil der Impulsformerschaltung 10 und überwacht die Ausgangsstufen 20 des Zählers und spricht auf den Nullzustand an, um ein weiteres Rückwärtszählen zu verhindern, welches anderenfalls den Zähler auf eine Maximalzahl zurückstellen würde.

Der Zähler 12 ist im wesentlichen aus integrierten Verknüpfungsgliedern mit hohen Schwellwerten mit T-Flipflops aufgebaut. In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Schaltung des Zählers für ein Bit dargestellt. Die getrennten Zählerstufen sind durch die Vorwärtsimpulse (¹¹V") und Rückwärtsimpulse ("R") für die Stangen von den Relaxsausgangen 16 und 18 synchronisiert, wie durch die Eingangssignale 21 in Fig. 2 dargestellt ist. Die Vorwärts- und Rückwärtsimpulse 21 werden einer Reihe von Verknüpfungsgliedern zugeführt, welche diese Information in eine Form umwandeln, die

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mit dem gewünschten digitalen Zählerausgang verträglich ist. Der Ausgang von der Logikeinheit wird dann einer Triggerschaltung zugeführt, welche mehrere T-Flipflops antreibt. Die T-Flipflops umfassen zwei Stufen von RS-Flipflops. Die erste Stufe 27 ist der Führungsspeicher, welcher auf die abfallende Flanke des Eingangsimpulses anspricht, während die zweite Stufe 28 die Ausgangsschaltung bzw. den Folgespeicher bildet, der auf die ansteigende Flanke des Impulses anspricht und ein Bit der digitalen Ausgangsanzeige durch einen Pufferverstärker 30 erzeugt. Eine Speicherschaltung, welche in neuartiger Weise die gewünschten Speichereigenschaften ergibt, bildet einen integralen Teil des Führungsabschnittes jedes T-Flipflops und verwendet das Prinzip, daß bei· der Einschaltung oder Ausschaltung der Versorgungsleistung die RS-Flipflops in ihren Vor-Leistungsausfallzustand gesetzt oder rückgesetzt werden. Diese Entscheidung hängt von der Dichte des Magnetflusses in einem induktiven Kern ab, der sich in einer Rückführschleife des Führungsabschnittes des Flipflops befindet.

Eine vereinfachte Schaltung eines Zählerabschnittes für ein Bit ist in Fig. 3 dargestellt, während die drei Zählerstufen 22, und 26 im einzelnen in Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Fig. 6 ist eine vereinfachte Darstellung der tatsächlichen Speicherschaltung des Führungsabschnittes des einen Teiles des Zählers mit der entsprechenden Hysteresisschleife der Induktivität gemäß Fig. 7.

Die dem Zählerabschnitt für ein Bit zugeordnete Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt und bildet den Grundbestandteil des Zählers, der mehrere T-Flipflops aufweist. Bekanntlich sind T-Flipflops aus einer Anordnung von zwei RS-Flipflops aufgebaut, wobei das erste Flipflop den Führungsspeicher und das zweite den Folgespeicher bildet. Der Führungsspeicher ist allgemein in Fig. 3 durch die NAND-Verknüpfungsglieder 42 und 44 und der Folgespeicher durch die Bezugszeichen 34 und 38 angegeben. Die Speichereigenschaften der Schaltung werden im wesentlichen durch den induktiven Kernspeicher L und die Zeitkonstante erhalten, die durch die·

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Rückkopplungsschleife der Führungsstufe bestimmt ist. Zusätzlich ist der Referenzversorgungsspannung V bein Eingang des IIAND-Verknüpfungsgliedes 44 zugeordnet und ist unabhängig von dem Viert des Kondensators C und des Widerstandes Rc und dem inneren de:f. Verknüpfungsglied eigenen Widerstand. Die NAIID-Verknüpfungsglieder 32 und 36 bilden den Triggerabschnitt der vorher in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 25 bezeichneten Schaltung und dienen dazu sicherzustellen, daß die Führungsstufe auf die fallende Flanke und die Folgestufe auf die steigende Flanke des Eingangsinpulses anspricht. Das NAHD-Verknüpfungsglied 40 am Ausgang dient dazu, eine Ausgangsisolierung zu ergeben und wirkt als Puffer 30 gemäß Fig. 2, so daß von der Schaltung kein Strom gezogen v/erden kann.

Fig. 4 stellt eine Ausgangsstufe eines Zählers für vier Bits dar und bildet die ersten und zweiten Stufen 22 und 24 des Zählers Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung ergibt den Grundstein für die einzelnen Bitschaltungen 46, 48, 50 und 52, wobei die digitalen Ausgangsbits 20 mit A, B, C bzv/. D bezeichnet sind. Die NAND-Verknüpfungsglieder 54 bilden die Logikschaltung 22 in Fig. 2 und stellen die Eingänge so ein, daß die Schaltung des Zählers die digitalen Ausgänge in der gewünschten Form ergeben können. Die Dioden 56 ergeben eine ODER-Verknüpfung der NAIID-Verknüpfungsglieder mit den Bitzählereingängen, während die NAlID^AVerknüpfungsglieder 58 die Ausgangsbits des Zählers überwachen und den Null-Zählerzustand erkennen. Die zuletzt genannte Information wird dann der Impulsformerschaltung 10 an der Ausgangsklemrae 60 zur Kombination mit den anderen den Zähler überwachenden Ausgängen zugeführt, die durch die beiden anderen Zählerzustände erhalten werden.

Fig. 5 zeigt die letzte Stufe des Zählers 26 in Fig. 2, der einen Ausgang für zwei Bits ergibt. Die Schaltungen 62 und 64 arbeiten in der gleichen Weise, wie vorher mit dem Bezugszeichen 46, 48, 50 und 52 dargestellt wurde, wobei die geeigneten Zählerausgangsbits an den Klemmen 66 und 68 erhalten werden.

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Der Betrieb der Speicherzelle, welche einen Teil der Rückkopplungsschleife des Führungsabschnittes des T-Flipflops bilclet, kann am besten unter Bezugnahme auf dia vereinfachte Darstellung in Fig. S und die graphische Darstellung in Fig. 7 erläutert werden. Grundsätzlich hängt der Betrieb von einem Vergleich von zwei Zeitintervallen T, und T» entsprechend den Zeitkonstanten X-, und "[.ο der T-Flipflops ab. £.", ist eine feste Zeitkonstante, die von den Eigenschaften des Kondensators C, -lern ?7irterstancl R und dem inneren Widerstand des Rücksetzeinganges des NAND-Verknüpfungsgliedes 42 in Fig. 2 abhängt. Z₂ i^st eine Zeitkonstante, welche von dein letzten Ausgangszustand Q des Flipflops abhängt. ~E~ wird durch den Zustand des Magnetkernes der Induktionsspule L bestimmt.

Der Magnetkern L ist vorzugsweise aus einem magnetischen Haterial mit einer im wesentlichen rechteck forrai gen Kysteresisschleife gemäß Fig. 7 hergestellt. Daher nimmt das Äusgangssignal Q einen der beiden stabilen Zustände ¹¹Il" oder "L" an. Die folgenden beiden Beispiele geben die möglichen Ausgangszustände Q an und beschreiben den Betrieb des Speicherkernes bei einen Leistungsausfall.

Es wird angenommen, daß der Signalpegel Q den V7ert "H" gerade vor einem Leistungsausfall hat, so daß der Ausgang des Verknüpfungsgliedes 42 den Pegel "H" und der Ausgang des Verknüpfungsgliedes 44 den Pegel ¹¹L" hat. Der Strom lurch don l";vm.... . --,i "L- ' ' 'HiI v2ntsprec.he.nJ! Jcr unterbrochenen Linie in Fig. 7. Daher entspricht die Flußdichte in den: Magnetkern rX-^r Ordinate -i3 in Fig. 7. "ienn die Leistung aiisfällt, steigt diese Fluß-

dichte auf -B , d.h. etwa auf -0,9 B . ?-7enn die Leistung wieder eingeschaltet wirrt, erhält das Verknüpfungsglied 44 eine Flanke "Π" we Jen des vorübercfehend als Kurzschluß wirkenden Kondensators C. Der Ausgang des Verknüpfungsgliedes 42 geht ebenfalls in den Zustand "II" über, da die Induktivität L ursprünglich wie eine Unterbrechung wirkt. Der Stron fließt daher in die mit unterbrochenen Linien dargestellte Seite .ler Induktivität L wegen des

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höheren Potentialen an Ausgang des Verknüpfungsgliedes 44. Die Induktivität des Kernes begrenzt diesen Stromfluß, da die Flußdichte ursprünglich -3 betragt. "Tenn die iierte R und C in geeigneter weise gewählt werden, ist T-, viel kleiner als £0, und die Spannung an Kondensator C , steigt viel schneller an als die Spannung an Widerstand RL. Daher geht das Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes 44 in den Zustand "L" zurück, bevor der Ausgang Q in den Zustand "L" geführt wird, so daß der Ausgang Q in dem Zustand ¹¹L" gehalten wird. ^Tenn der Ausgang Q den Pegel ¹¹L" gerade vor dein Leistungs aus fall hat, haben die Ausgänge der Verknüpfungsglieder 42 und 44 die Uerte "L" und "H^M. Daher fließt der Strom in die nit unterbrochenen Linien dargestellte Geite des Magnetkernes und dessen Flußdichte nimmt den durch die Ordinate +B angezeigten ?7ert an. ilach einen Leistungs aus fall fällt die Fluß dichte des Kernes auf +B₃., d.h. auf etwa 0,9 B^. Jenn die Leistung wieder eingeschaltet wird, gehen die Ausgänge, der Verknüpfungsglieder 4 2 und 44 beide ursprünglich in den Zustand ¹¹II" wegen der Kapazität C und der Induktivität L über. Diesesmal ergibt die Induktivität des Kernes jedoch einen geringen ./iderstand für den Stroa in dem mit unterbrochenen Linien dargestellten Abschnitt der Spule L, da die Flußdichte einen Wert aufweist, v/elcher ungefähr der Ordinate +ü entspricht. Daher ist Xj viel kleiner als "Ci ,und der Ausgang Q geht wieder in den Zustand "L" über, bevor der Ausgang des Verknüpfuncfsgliedes 44 in den Zustand "L" übergeht, so daß die Ausgänge der Verknüpfungsglieder 42 und 44 in ihren Zuständen vor dem Leistungsausfall verbleiben.

Daher hält der durch den Magnetkern L gebildete Magnetspeicher in der Rückkopplungsschleife des Führurigsabschnittes des T-Flipflops das Ausgangssignal aufrecht, welches für jedes Bit des Zählers gerade vor eineM Leistungsausfall erzeugt wurde und stellt diesen vorherigen Ausgangszustand wieder her, wenn die Versorgungsleistung wieder zugeführt wird.

Die Irapulsformerschaltung IO in Fig. 1 ist schematisch in Fig. 8

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dargestellt. Die vorwärts und rückwärts zählenden Impulse ("V" und "R") simulieren die Sollwert-Daten der Stangenposition an den Klemmen 70 und 72. Das RC-Filter mit den Widerständen 80 und den Kondensatoren 78 ergibt eine ausreichende Zeitspanne, um Mehrfach-Zählungen zu verhindern, welche sonst wegen des Kontaktprellens der Relais 16 und 18 auftreten würden, Wenn eine ausreichende Zeitspanne für den dem gespeisten Relais zugeordneten Kondensator 78 verstrichen ist, um diesen auf eine Spannung aufzuladen, welche ausreicht, um den entsprechenden Schaltungsknoten 82 auf einen höheren Wert als den Knoten 84 anzuheben, wird der Transistor 74 leitend und läßt den Spannungspegel am Knotenpunkt 84 auf einen vernachlässigbaren Wert abfallen. Dieser niedrige Spannungspegel bleibt bestehen, bis der entsprechende Kontakt des gespeisten Relais geöffnet wird,und in diesem Zeitpunkt öffnet der Transistor 74 die Schaltung und der Spannungspeijel an der Klemme VA steigt inipulsförmig auf des sau früheren ^T7ert. Daher ist der Inpuls an Jer Klemme 04 durch scharfe abfallende und ansteigende Flanken gekennzeichnet und wird weiter durch NAND-Verknüpfungsglieder 86 und 88 zur Abgabe an die Sählerschaltung an der Klemme 90 und 9 2 durch die Interface-Verknüpfungsglieder 54 verarbeitet.

Die Null-Blockierschaltung spricht auf den Null-Zählerstand an und verhindert, daß Steuerimpulse zum Einschieben der Stange in den Zähler eintreten. Die NAIID-Verknüpfungsglieder 58 gemäß Fig. wurden als Einrichtung zur überwachung der einzelnen T-Flipflops beschrieben, welche feststellen, wenn der Nullzustand von den entsprechenden Schaltkreisen erreicht ist. Wenn der Null-Ausgangszustand erreicht ist, werden die entsprechenden Ausgangssignale 60 von den ersten beiden Stufen der Eingangsklemme 60 der Impulsformerschaltung in Fig. 8 zugeführt. In ähnlicher Weise werden die NAND-Verknüpfungsglieder 94 dazu verwendet, um die letzte Stufe des Zählers 12 zu überwachen und eine entsprechende Ausgangsanzeige des Nullzustandes zu erhalten. Die Überwachungssignale von den drei Stufen des Zählers werden dann dem Eingang des NAND-Verknüpfungsgliedes 96 zugeführt, welches das NAND-.

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Verknüpfungsglied 88 beim Auftreten des Nullzustandes blockiert und den Ausgang daran hindert, den Zähler weiter herabzuschalten.

Die Impuls formierschaltung verarbeitet die Eingangsdatenimpulse derart, daß diese für den. Zähler geeignet sind und bewirkt die Nullblockierung, um zu verhindern, daß der Zähler schrittweise in der umgekehrten Richtung über den Nullausgangszustand hinaus zählt.

Das Versorgungssteuergerät 14 in Fig. 1 ist schematisch in Fig. mit einer graphischen Darstellung der entsprechenden Eingänge und Ausgänge in Fig. 10 dargestellt. Die Schaltung bewirkt, daß die dem Speicherzähler zugeführte Versorgungsspannung viel schneller ein- und ausgeschaltet wird, als die kürzeste Zeitkonstante des Zählers, um sicherzustellen, daß die in diesem enthaltene Information erhalten bleibt. Die Eingangszeitkonstante der Schaltung hängt von den Werten der Bauelemente 102, 98 und 100 ab und steuert die Anstiegszeit der Eingangs-Versorgungsspannung, die zwischen den Klemmen 118 und Masse zugeführt wird. Wenn die Eingangs-Versorgungsspannung über den Spannungsschwellwert steigt, der durch die Diodenspannungsabfälle an den Transistoren 104 und 108 und die Zenerdiode 106 bestimmt ist, werden die Transistoren 104 und 108 leitend und erden im wesentlichen den Kollektor des Transistors 108, wodurch wiederum der Transistor 110 in die Sättigung gelangt und der Transistor 112 gesperrt wird. Wenn der Transistor 110 impulsförmig in den leitenden Zustand gelangt, wird der Strom zur Basis des Transistors 104 zurückgeführt und bewirkt eine scharfe Anstiegsflanke der an der Ausgangsklemme 114 dargestellten Spannung,- Diese Ausgangsspannung wird dann den Spannungseingängen des Aufzeichnungsgerätes zugeführt. Fig. 10A stellt graphisch die Leistung an den Eingängen und Ausgängen des Versorgungssteuergerätes mit einem Schwellwertpotential V,_ dar. Die Zenerdiode und die Transistoren sind derart ausgewählt, daß sie ein ausreichendes Schwellwertpotential abgeben, um den Betrieb jedes der Elemente des Datenaufzeichnungsgerätes zu unterstützen, so daß, wenn die Versorgungs-

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leistung das Schwellwertpotential erreicht, beir.i Einschalten eine näherungsweise sofortige Betriebsspannung an den Versorgungseingängen der Schaltung des Datenaufzeiclmungsgerätes auftritt.

Wenn die Eingangs-Versorgungsspannung auf einen Pegelwert abfällt, welcher zur Sperrung des Transistors 104 ausreicht, jeht dieser momentan in den Sperrzustand über und schaltet den Transistor ab. Der Kollektor des Transistors 108 sprinjt dann auf einen Potontialwert uelc .::. ■ .luejic.i':, <:\ .:.· Jr im?istor 11·; aL^u....■ "■- ' :λ und lan transistor 112 einzuschalten. Dadurch wird das Ausgangs signal an der Klemme 114 im wesentlichen geerdet. Ein Strombegrenzungswiderstand 116 liegt in Reihe mit dem Kollektor des Transistors 112 und verhindert den Kurzschluß der Transistoren 110 und 112 während einer kurzen Seitperiode, wenn beide Transistoren leitend sind. Wenn der Transistor 112 eingeschaltet ist, wird der Strom von der Basis des Transistors 104 abgeschaltet, wodurch der Transistor 104 gesperrt wird und dieser eine impulsförnige Spannungsflanke entsprechend der Darstellung in Fig. IQB abgibt. Daher wird ein Spannungsimpuls an der Ausgangsklemme 114 erzeugt, welcher fast augenblicklich die Leistung für die einzelnen Baugruppen des Aufzeichnungsgerätes abschaltet. Der tJbergangspunkt der Ausgangs spannung 114 ist mit V,, i-^{n F}i<J· 1°³ bezeichnet und 1st etwas verschieden von dem Schwellwertpotential in der Darstellung in Fig. 1OA wegen der Hysterese der Schaltung. Beide Schwellwertpotentiale liegen jedoch innerhalb der Baugruppen des Aufzeichnungsgerätes, und ein geringer Unterschied des Schwellwertpegels beeinträchtigt den Betrieb der Schaltung nicht.

Es ist erstrebenswert, daß das Versorgungssteuergerät die Versorgungsspannung für jede der Untereinheiten des Aufzeichnungsgerätes abgibt, damit die-minimalen Einschalt- und Abschaltzeiten sichergestellt werden und eine Änderung der Ausgangsdaten des Zählers verhindert werden. Hierzu dient das Versorgungssteuergerät. . . .

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Die einzelnen Schaltungseinheiten können in Festkörpertechnik ausgeführt und gemäß Fig. 1 angeordnet werden, so daß die gewünschten Eigenschaften bei äußerst ungünstigen Betriebsbedingungen, beispielsweise in Kernreaktor anlagen, erhalten werden und die Ausgangsdaten dauerhaft und zuverlässig abgegeben werden,

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Digitales Datenaufzeichnungsgerät mit einem elektronischen Zähler, der auf einen Dateneingang anspricht und ein repräsentatives digitales Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (22, 24, 26) einen induktiven Kern mit einer veränderbaren Reaktanz aufweist, deren Wert direkt von dem Ausgangszustand des Zählers und gesteuerten Zeitkonstanten der Zählerschaltkreise in einer Weise abhängt, daß das Zählerausgangssignal, welches zuletzt vor einem Verlust der Versorgungsleistung erhalten wurde, nach der erneuten Zufuhr der Versorgungsleistung wieder hergestellt ist.

2. Datenaufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine die Eingangsdaten derart verzögernde Einrichtung (R und C) vorgesehen ist, daß eine fälschliche mehrfache Zählung des Zählers verhindert wird, welches zu einem Prellen der Relaiskontakte für die Eingangsdaten führen würde.

3. Datenaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche verhindert, daß der Zähler (22, 24, 26) in der umgekehrten Richtung über einen Null anzeigenden digitalen Zählerstand hinaus zurückzählt.

4. Datenaufζeichungsgerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zähler mehrere T-Flipflops mit Führungs- und Folgeabschnitten aufweist und eine Anzahl zugeordneter induktiver Kerne elektrisch mit einer Rückkopplungsschleife des Führungsabschnittes der T-Flipflops verbunden ist.

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5. Datenaufzeichnungsgerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der T-Flipflops ein entsprechendes Ausgangsbit des digitalen Zählers abgibt und der induktive Kern im wesentlichen zwei verschiedene Zeitkonstanten "(*·_ und T-^) aufweist, die jeweils von den beiden Zuständen des Ausgangsbits abhängen.

R. Datenaufzeichnungsgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die entsprechenden Führungsabschnitte der T-Flipflops eine getrennte feste, vorbestimmte Zeitkonstante unabhängig von dem induktiven Kern aufweisen, die wesentlich größer als eine der den induktiven Kern zugeordneten Zeitkonstanten und wesentlich kleiner als die andere der dem induktiven Kern zugeordneten Zeitkonstanten ist.

7. Datenaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Versorgungssteuergerät (14) vorgesehen ist, welches eine stufenförmige Eingangsspannung des Zählers bei einem Einschaltzustand und einem Ausschaltzustand der Versorgungsquelle zur Versorgung des Datenaufzeichnungsgerätes ergibt und die Stufenspannung eine entsprechende Zeitkonstante hat, die wesentlich geringer als die getrennte Zeitkonstante ist, welche dem Führungsabschnitt der T-Flipflops zugeordnet ist.

8. Datenaufzeichnungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Versorgungssteuergerät (14) die für den Antrieb der gesamten digitalen Datenaufzeichnungsschaltung erforderliche Versorgungsspannung steuert und jedem Bauelement dieser Schaltung die gleiche Stufenspannung zuführt.

9. Datenaufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der

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Zähler mit Ausnahme des induktiven Kernes vollständig aus Festkörperelementen besteht.

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