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Meßwertschreiber
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Die Erfindung betrifft einen Meßwertschreiber zum analogen Aufzeichnen
einer Meßgröße auf einem Aufzeichnungsträger, enthaltend (a) Vorschubmittel zum
Vorbewegen des Aufzeichnungsträgers in einer Vorschubrichtung und (b) Aufzeichnungsmittel
zum Auftragen der Meßgröße auf dem Aufzeichnungsträger quer zu der Vorschub richtung.
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In vielen Fällen enthält die Aufzeichnung einer Meßgröße über lange
Zeiträume hinweg nur wenige Informationen, beispielsweise wenn die Meßgröße normalerweise
im wesentlichen konstant ist. Es ist wünschenswert, wenn dann der Aufzeichnungsträger
mit einer möglichst geringen Vorschubgeschwindigkeit transportiert wird. Das verbessert
die
Handhabbarkeit und Ubersichtlichkeit der Aufzeichnung und erleichtert die Auswertung.
Es wird Länge an Aufzeichnungsträger gespart. Das bringt nicht nur eine Verminderung
der Betriebskosten des Meßwertschreibers sondern verlängert auch den Zeitraum, während
dessen der Meßwertschreiber wartungsfrei, nämlich ohne Wechsel des Aufzeichnungsträgers,
arbeiten kann.
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Wenn jedoch ein Störfall auftritt, dann ist das Verhalten der Meßgröße
oder Meßgrößen während eines Zeitraums vor diesem Störfall interessant. Aus dem
Verlauf der Meßgröße oder mehrerer miteinander in Beziehung stehender Meßgrößen
vor dem Störfall können Schlüsse auf die Ursachen des Störfalls gezogen werden.
Bei einem langsamen Vorschub des Aufzeichnungsträgers ist dieser Verlauf jedoch
nur schwer mit der erforderlichen Deutlichkeit zu erkennen.
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Auch bei anderen vorgegebenen.Ereignissen, beispielsweise wenn eine
Meßgröße um mehr als ein vorgegebenes Maß von einem Normalwert abweicht, kann eine
Aufzeichnung des vorhergegangenen Meßwertverlaufes "in Zeitlupe" wünschenswert sein.
Das "vorgegebene Ereignis" kann natürlich auch einfach darin bestehen, daß durch
Bestätigung einer Taste o.dgl. durch den Benutzer eine Abfrage der gespeicherten
Meßwerte ausgelöst wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem Meßwertschreiber
bei einem normalerweise langsamen Vorschub des Aufzeichnungsträgers eine mit schnellerem
Vorschub gewonnene Aufzeichnung des Meßwertverlaufs während einer Zeitspanne vor
einem vorgegebenen Ereignis, beispielsweise einem Störfall zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch (c) einen digitalen
Speicher zum Speichern der digitalen oder digitalisierten Werte der Meßgröße, die
in vorgegebenen Zeitabständen nacheinander in den Speicher einlesbar sind (d) einen
Fühler, der auf ein vorgegebenes Ereignis anspricht, und (e) von dem Fühler gesteuerte
Mittel, durch welche bei Ansprechen des Fühlers (e1) die Vorschubmittel von einer
normalen, ersten niedrigen Vorschubgeschwindigkeit auf eine zweite, höhere Vorschubgeschwindigkeit
umschaltbar ist, und (e2) statt der aktuellen Meßgröße die in dem Speicher gespeicherten
Werte der Meßgröße in der zeitlichen Reihenfolge des Einschreibens nacheinander
auf die Aufzeichnungsmittel aufschaltbar sind.
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Es werden so parallel zur Aufzeichnung der Meßgröße ständig Meßwerte
in einem Speicher gespeichert. Wenn der Fühler ein vorgegebenes Ereignis signalisiert,
wird die Vorschubgeschwindigkeit auf einen höheren Wert umgeschaltet und es wird
aus den gespeicherten Meßwerten der Verlauf der Meßgröße in einem bestimmten Zeitraum
vor diesem Ereignis rekonstruiert.
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Wenn der Verlauf der Meßgröße über einen größeren Zeitraum digital
gespeichert werden soll, so muß entweder bei schneller Abtastung der Meßgröße der
Speicher eine sehr große Speicherkapazität besitzen oder es muß die Abtastung relativ
langsam erfolgen, um mit der vorhandenen und wirtschaftlich tragbaren Speicherkapazität
den
besagten Zeitraum zu überbrücken. Beides ist nachteilig. Eine Speicherkapazität,
die bei schneller Abtastung der Meßgröße mit z.B. 100 Hertz einen längeren Zeitraum
von beispielsweise 10 Minuten zu erfassen gestattet, erfordert einen hohen technischen
Aufwand.
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Ein solcher technischer Aufwand ist für übliche Meßwertschreiber wirtschaftlich
nicht tragbar. Eine langsamere Abtastung bei reduzierter Speicherkapazität kann
dazu führen, daß schnelle oder kurzzeitige Vorgänge, z.B.
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kurzzeitige Signalspitzen, gar nicht erfaßt werden.
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Der Erfindung liegt daher weiterhin die speziellere Aufgabe zugrunde
bei einem Meßwertschreiber der vorliegenden Art mit einem Speicher von wirtschaftlich
tragbarer Speicherkapazität auch kurzzeitige Meßwertänderungen bestmöglich mit zu
erfassen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird dies erreicht, durch (a)
Extremwertspeichermittel, in denen die während der besagten vorgegebenen Zeitabstände
auftretenden Minimal- und Maximalwerte speicherbar sind, und (b) Mittel zum Einschreiben
der gespeicherten Minimal-und Maximalwerte als digital Meßgröße in den besagten
digitalen Speicher.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Meßwertschreiber
der vorliegenden Art in möglichst wirtschaftlicher Weise mit festverdrahteter Logik
aufzubauen.
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Es soll weiterhin die Speicherung für nachträgliche Aufzeichnung der
Meßwerte in "Zeitlupe" bei einem Mehrkanal-Linienschreiber kombiniert werden mit
einer sogenannten Zeitversatzkombination, die trotz räumlichen Versatzes der Schreibglieder
eine Aufzeichnung gleichzeitiger
Ereignisse mit gleichen Abszissen
gewährleistet. Dabei sollen Bauteile gleichzeitig für beide Funktionen ausgenutzt
werden.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
2 bis 4 und 6 bis 11.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt schematisch ein Schaltbild
der Schaltungsanordnung zur Bildung der Minimal- und Maximalwerte, zur Speicherung
dieser Werte zwecks Aufzeichnung bei Eintritt eines vorgegebenen Ereignisses und
zur Zeitversatzkompensation bei einem Mehrkanal-Linienschreiber.
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Fig. 2 zeigt einen Zähler für die Minimal-/ Maximalwert-Steuerung
bei der Schaltungsanordnung von Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt eine Steuerschaltung für die Minimal-und Maximalwertbildung
bei der Schaltungsanordnung von Fig. 1.
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Fig. 4 zeigt eine Steuerschaltung für die Weitergabe der Minimal-
und Maximalwerte an den Ausgang und an den Speicher bei der Schaltungsanordnung
von Fig. 1.
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Fig. 5 zeigt eine Einzelheit der Steuerung der Adressenlogik bei
der Schaltungsanordnung von Fig. 1.
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Der Linienschreiber ist ein Mehrkanal-Linienschreiber mit drei Kanälen
und Zeitversatzkompensation. Die Zeitversatzkompensation kompensiert den aus mechanischen
Gründen erforderlichen räumlichen Versatz der Schreibglieder für die verschiedenen
Kanäle, der zur Folge haben würde, daß gleichzeitige Ereignisse mit unterschiedlichen
Abszissen auf dem Auszeichnungsträger aufgezeichnet würden. Die Meßgrößen werden
digitalisiert und gespeichert und jeweils mit einer solchen zeitlichen Verzögerung
wieder ausgegeben und auf Aufzeichnungsmittel geschaltet, daß gleichzeitige Ereignisse
in den verschiedenen Kanälen mit gleichen Abszissen aufgezeichnet werden. Bei einer
solchen Zeitversatzkompensation erfolgt daher eine Digitalisierung der Meßwerte.
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Eine "Schaltungsanordnung zur Zeitversatzkompensation für Mehrkanal-Linienschreiber"
ist Gegenstand einer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der gleichen Anmelderin,
auf deren Offenbarung zur Ergänzung der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen
wird.
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Bei Meßgrößen liegen als analoge Signale an drei Eingängen 10,12,14
eines Analogmultiplexers 16, also praktisch eines elektronischen Umschalters, durch
den nacheinander jeweils einer der drei Eingänge 10,12,14 auf einen Ausgang 18 geschaltet
wird. Der Ausgang 18 des Analogmultiplexers 16 ist mit einem Analog-Digital-Wandler
20 verbunden, der ein entsprechendes digitales Signal auf einen Datenbus 22 gibt.
Dieses Signal liegt über einen Datenbus 24 an einem Digitalkomparator 26. An einem
zweiten Eingang des Digitalkomparators 26 liegt über einen Datenbus 28 ein Signal
an, welches an einem Dateneingang/-ausgang 30 eines Direktzugriffspeichers 32 erscheint.
Der mit dem Dateneingang/-ausgang 30 des Direktzugriffspeichers 32 verbundene Speicherplatz
des Direktzugriff speichers 32 wird durch die
Adresse bestimmt,
die von einer Adressenlogik 34 über einen Adressenbus 36 auf einen Adresseneingang
38 des Direktzugriffspeichers 32 gegeben wird.
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Die Steuerung der Schaltungsanordnung erfolgt durch einen Oszillator
40, der eine Taktimpulsfolge von beispielsweise 500 Kilohertz liefert, sowie eine
Impulsfolge mit der doppelten Netzfrequenz, die von einem Impulsformer 42 aus der
Netzwechselspannung erzeugt wird.
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Die Taktimpulsfolge von dem Oszillator 40 liegt an dem Zählimpulseingang
eines ersten Zählers 44. Der Zähler 44 liefert nach einer vorgegebenen Anzahl von
Impulsen über eine Leitung 46 einen Zählimpuls auf einen zweiten Zähler 48, der
als Kanalzähler dient. Der Zähler 48 hat vier Ausgänge, die mit K1,K2K3 und K4 bezeichnet
sind. Durch Signale an den Ausgängen K1,K2 und K3 wird der Analogmultiplexer 16
gesteuert: Bei Signal an dem Ausgang K1 wird der Eingang 10 auf den Ausgang 18 geschaltet
usw.
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Bei Signal an dem Ausgang K4 wird der Zähler abgeschaltet, bis er
durch ein Rücksetzsignal wieder auf "K1 zurückgesetzt wird. Das Rücksetzen des Zählers
48 wie des Zählers 44 erfolgt durch die Impulsfolge von Impulsformer 42 mit der
doppelten Netzfrequenz. Die doppelte Netzfrequenz bestimmt daher die Frequenz, mit
welcher jeder Kanal abgetastet wird. Der Zähler 44 bestimmt den Zeitabstand zwischen
der Abtastung benachbarter Kanäle.
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Der Zähler 46 bestimmt, welcher Kanal jeweils durch den Analogmultiplexer
abgetastet wird. Der Zähler 44 schaltet außerdem über Leitung 50 den Analog-Digital-Wandler
20 im jeweils richtigen Zeitpunkt ein.
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Die Taktimpulsfolge ist weiterhin auf einen dritten Zähler 52 geschaltet.
Der Zähler 52 steuert in noch zu beschreibender Weise die Signalverarbeitung während
jeder Abtastung eines Kanals. Ausgänge 54 des Zählers 52 sind auf eine Steuerschaltung
56 geschaltet.
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Die Steuerschaltung 56 erhält über Leitungen 56 und 60 Signale von
dem Digitalkomparator 26, die angeben, ob das über Datenbus 24 vom Analog-Digital-Wandler
20 oder das über Datenbus 28 vom Dateneingang/-ausgang 30 des Direktzugriffspeichers
32 anliegende Signal das größere ist. Die Steuerschaltung 56 liefert ein Signal
an einem Ausgang 62. Durch dieses Signal ist über eine Leitung 64 eine Torschaltung
66 auf steuerbar. Durch diese Torschaltung 66 ist der Datenbus 22 mit einem Datenbus
68 verbindbar, der seinerseits mit dem Datenbus 28 und dem Dateneingang/-ausgang
30 verbunden ist. Außerdem wird das Signal vom Ausgang 62, der Steuerschaltung 56
über eine Leitung 70 auf einen Eingang 72 des Direktzugriffspeichers 32 gegeben,
durch den eine Umschaltung des Direktzugriffspeichers 32 von "Lesen" auf "Schreiben'"
erfolgt.
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Wenn kein Signal an dem Eingang 72 anliegt, gibt der Direktzugriff
speicher 32 den Inhalt des durch die Adresse am Adresseneingang 38 bestimmten Speicherplatzes
auf den Datenbus 28 aus, ohne daß sich der Inhalt des Speicherplatzes ändert. Liegt
dagegen Signal am Eingang 72 an, wird das auf dem Datenbus 28 anstehende Signal
in dem Speicherplatz neu gespeichert, d.h. in den Speicherplatz eingeschrieben.
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Die Impulsfolge mit der doppelten Netzfrequenz vom Impulsformer 42
ist auf einen Zähler 74 geschaltet. Der Zähler 74 liefert nach einer vorgegebenen
Anzahl von Impulsen dieser Impuls folge einen Impuls an eine Steuer schaltung 76.
Die Steuerschaltung 76 erhält weiterhin über einen Eingang 78 das Signal vom Ausgang
K4 des Zählers 48 sowie über Leitungen 80 und 81 Signale von Ausgängen des Zählers
52. Die Steuerschaltung 76 liefert ein Signal an einem Ausgang 82. Durch dieses
Signal vom Ausgang 82
ist über eine Leitung 84 eine Torschaltung
86 aufsteuerbar. Die Torschaltung 86 verbindet einen Datenbus 88 mit dem Datenbus
68. Der Datenbus 88 ist mit dem Digitaleingang 90 eines Digital-Analog-Wandlers
92 verbunden, der analoge Ausgangssignale an drei den drei Kanälen zugeordneten
Ausgängen 94,96 und 98 liefert.
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Von diesen analogen Ausgangssignalen werden Stellmechanismen für die
drei Schreibglieder des Mehrkanal-Linienschreibers gesteuert. Der Ausgang 82 der
Steuer schaltung 76 ist über eine Leitung 100 auf die Adressenlogik 34 geschaltet.
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An einem Ausgang 101 liefert die Steuerschaltung 76 ein noch zu beschreibendes
Signal "X".
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Das Ausgangssignal des Zählers 74 ist weiterhin über eine Leitung
102 auf einen Zähler 104 geschaltet. Der Zählerstand des Zählers 104 wird über einen
Datenbus *106 auf die Adressenlogik aufgeschaltet. Die Adressenlogik 34 erhält weiterhin
von dem Zähler 104 über eine Leitung 108 einen Impuls, wenn der Zähler 104 einmal
durchgelaufen ist.
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Mit dem Datenbus 88 sind über je einen Datenbus 110,112, 114 die Dateneingänge/-ausgänge
116,118 bzw. 120 von drei Direktzugriffspeichern 122,124 bzw. 126 verbunden.
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Die Adresseneingänge 128,130 und 132 der Direktzugriffspeicher 122,124
bzw. 126 sind über einen Adressenbus 134 mit einem Zähler 136 verbunden. Auf den
Zähler 136 sind die Signale "X" vom Ausgang 101 der Steuerschaltung 76 aufgeschaltet.
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Die Direktzugriffspeicher 122,14,126 weisen Schreiben/ Lesen-Eingänge
138,140 bzw. 142 auf. Die Direktzugriffspeicher 122,124,126 sind in der Betriebsweise
"Schreiben", wenn an den Schreiben/Lesen-Eingängen 138,140 und 142 kein Signal anliegt.
Sie gehen in die Betriebsweise Lesen",
wenn an die Schreiben/Lesen-Eingänge
138,140 und 142 ein Signal angelegt wird. Die Direktzugriffspeicher 122, 124 und
126 weisen ferner Freigabeeingänge 144,146 bzw.
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148 auf, welche die Funktion des Direktzugriffspeichers 122,124 bzw.
126 für "Schreiben" oder "Lesen" freigeben, wenn daran kein Signal anliegt. Über
diese Freigabeeingänge 144,146,148 kann die Funktion der Direktzugriffspeicher 122,124,126
mittels eines Steuersignals gesperrt werden. Es erscheinen dann keine Signale an
den Dateneingängen/-ausgängen 116,118,120, und es werden keine Signale von den Datenleitungen
110,112,114 gespeichert.
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Der Ausgang 82 der Steuerschaltung 76 ist über eine Leitung 150 mit
einem Eingang eines ODER-Glieds 152 verbunden. An dem anderen Eingang des ODER-Glieds
152 liegt über eine Leitung 154 der Ausgang eines noch zu beschreibenden Flipflops
156. An einem Eingang eines ODER-Glieds 158 liegt über einen Inverter 160 das Signal
vom Ausgang 82 der Steuerschaltung 76.
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An dem anderen Eingang des ODER-Glieds 158 liegt ebenfalls über Leitung
154 der Ausgang des Flipflops 156.
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Der Ausgang des ODER-Glieds 158 liegt über eine Leitung 160 parallel
an je einem Eingang von NAND-Gliedern 162, 164 und 166. An dem zweiten Eingang der
NAND-Glieder 162,164,166 liegt je einer der Ausgänge K1,K2 und K3 des Zählers 48.
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Bei Eintritt eines vorgegebenen Ereignisses, beispielsweise -bei einer
Störung oder wenn eine der Meßgrößen um mehr als ein vorgegebenes Maß von einem
Normalwert abweicht, schließt ein Kontakt 168. Dadurch wird das Flipflop 156 gesetzt.
Ein Filter 170 stellt sicher, daß nicht schon kurzzeitige Störungen, die z.B. durch
Spannungsspitzen hervorgerufen sein können, zum Setzen des Flipflops 156 führen.
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Über eine Leitung 172 wird vom Ausgang des Filters 170 ein weiteres
Flipflop 174 gesetzt. Beide Flipflops 150 und 170 sind beim Einschalten des Meßwertschreibers
von einem Rücksetzimpuls RS an einem Eingang 176 über ODER-Glieder 178 bzw. 180
rücksetzbar.
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Ein Zähler 181, dessen Zählkapazität der des Zählers 136 entspricht,
wird beim Setzen des Flipflops 156 freigegeben. Der Zähler 181 zählt ebenfalls die
Signale "X" vom Ausgang 101. Wenn ein der Zählkapazität des Zählers 136 entsprechender
Zählerstand erreicht ist, wird das Flipflop 156 über ein Ausgangssignal des Zählers
181 zurückgesetzt.
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Der Ausgang des Flipflops 156 bringt über eine Leitung 182 und Transistoren
184 und 186 ein Relais 188 zum Anziehen. Das Relais 188 hat zwei Kontakte, über
welche Wicklungen 190 und 192 zur Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers
des Mehrkanal-Linienschreibers umschaltbar sind. Der Mehrkanal-Linienschreiber wird
von einer relativ niedrigen Vorschubgeschwindigkeit (die im Grenzfall null sein
könnte) auf eine relativ hohe Vorschubgeschwindigkeit umgeschaltet.
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Gleichzeitig wird über die Leitung 182 und den Transistor 184 eine
erste Anzeigevorrichtung in Form einer Leuchtdiode 194 angesteuert die leuchtet,
wenn das Relais 188 nicht angezogen hat. über eine Leitung 196 und einen Transistor
198 wird von dem Flipflop 174 eine zweite Anzeigevorrichtung in Form einer Leuchtdiode
200 angesteuert. Die Leuchtdiode 200 signalisiert dem Benutzer, daß das besagte
Ereignis eingetreten und eine Aufzeichnung in "Zeitlupe" erfolgt ist. Das Flipflop
174 kann durch einen Kontakt 201 über das ODER-Glied 180 wieder zurückgesetzt werden.
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Einzelheiten der Anordnung von Fig. 1 sind in den Figuren 2 bis 5
dargestellt.
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Der Zähler 92 (Fig. 2) hat zehn Ausgänge, die mit "0" bis "9" bezeichnet
sind. Diese Ausgänge führen in gleichen zeitlichen Abständen nacheinander das Signal
H" (= "high"). Die Ausgänge "0" und "5" sind mit den Leitungen 80 bzw. 81 verbunden,
die zu der Steuerschaltung 76 geführt sind. Die Ausgänge "3", "4", "7" und "8" bilden
die Ausgänge 54 in Fig. 1, die mit der Steuerschaltung 56 verbunden sind.
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Die Steuerschaltung 56 (Fig. 3) enthält zwei Flipflops 202,204. Das
Flipflop 202 ist ein Flipflop mit einem Dateneingang und einem Takteingang. An dem
Dateneingang liegt über Leitung 58 ein Ausgang des Digitalkomparators 26. An dem
Takteingang des Flipflops 202 liegt der Ausgang "3" des Zählers 52. Das Flipflop
204 ist ebenfalls ein Flipflop mit einem Dateneingang und einem Takteingang.
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An dem Dateneingang liegt über Leitung 60 der andere Ausgang des Digitalkomparators
26. An dem Takteingang des Flipflops 204 liegt der Ausgang "7" des Zählers 52.
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Der Ausgang des Flipflops 202, der bei gesetztem Flipflop im Zustand
H" ist, liegt an einem Eingang eines UND-Glieds 206. An dem anderen Eingang des
UND-Glieds 206 liegt der Ausgang"4" des Zählers 92. Der Ausgang des Flipflops 204
liegt an einem Eingang eines UND-Glieds 208 an. An dem anderen Eingang des UND-Glieds
208 liegt der Ausgang "8" des Zählers 92. Die Ausgänge der UND-Glieder 206 und 208
sind durch ein NOR-Glied 210 miteinander verknüpft. Der Ausgang des NOR-Glieds 210
bildet den Ausgang 62 der Steuer schaltung.
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Die Steuerschaltung 76 (Fig. 4) enthält ein Flipflop 212.
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Das Flipflop 212 setzt die vom Zähler 74 erhaltene Impulsfrequenz
in ein Rechtecksignal um. Weiterhin enthält die Steuerschaltung 76 zwei Flipflops
214 und 216. Das Flipflop 214 wird von dem Rechtecksignal des Flipflops 212 direkt
angesteuert. Das Flipflop 216 wird von dem durch einen Inverter 218 invertierten
Rechtecksignal gegenphasig zu dem Flipflop 214 angesteuert.
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Durch ein Signal vom Ausgang K4 des Zählers 48 an dem Eingang 78 sind
beide Flipflops 214 und 216 rücksetzbar.
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Der Ausgang des Flipflops 214 liegt an einem Eingang eines UND-Glieds
220 an. An dem anderen Eingang des UND-Glieds 220 liegt über Leitung 80 der Ausgang
"O" des Zählers 92. Der Ausgang des Flipflops 216 liegt an einem Eingang eines UND-Gliedes
222 an. An dem anderen Eingang des UND-Glieds 222 liegt über Leitung 81 der Ausgang
5" des Zählers 92. Die Ausgänge der UND-Glieder 220 und 222 sind über ein NOR-Glied
224 miteinander verknüpft. Der Ausgang des NOR-Glieds 224 bildet den Ausgang 82
der Steuerschaltung 76. Weiterhin sind die Ausgänge der beiden Flipflops 214 und
216 durch ein ODER-Glied 226 miteinander verknüpft. Der Ausgang des ODER-Glieds
226 bildet den weiteren Ausgang 101.der Steuerschaltung 76 und liefert das Signal
"X".
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Fig. 5 zeigt, wie durch ein Exklusiv-ODER-Glied 228 das die vorletzte
Stelle der Adresse darstellende Signal der Adressenlogik 34 durch ein über Leitung
100 zugeführtes Signal invertiert werden kann. Die Adressenlogik 34 liefert eine
Adresse, die einen bestimmten Speicherplatz des Direktzugriffspeichers 32 anspricht,
wobei an einem Eingang 230 des Exklusiv-ODER-Glieds ein Signal "L" (= "low") oder
H" ( ="heigh") auftritt.
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Ist das Signal auf der Leitung 100 im Zustand "L", also logisch "0",
so entspricht der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes dem an dem Eingang 230 auftretenden
Signal:
Ist dieser Eingang im Zustand "L", so ist auch der Ausgang
"L". Ist der Eingang 230 im Zustand "H", so ist auch der Ausgang im Zustand "H".
Liegt jedoch an der Leitung 100 das Signal "H", so führt das Signal "L" am Eingang
230 zu einem Signal H" am Ausgang. Ein Signal "H" am Eingang 230 führt zu dem Signal
"L" am Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 228. Wenn dieser Ausgang die vorletztere
Stelle der Adresse wiedergibt, so kann durch das Signal auf der Leitung 100 die
Adresse um den Betrag 2 verändert werden. Mit Signal oder keinem Signal auf der
Leitung 100 können somit jeweils zwei verschiedene Speicherplätze des Direktzugriff
speichers 32 angesprochen werden.
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Die letztere Stelle der Adresse wird von einem Ausgang 232 des Zählers
52 geliefert, der in einem Zustand ist wenn einer der Ausgänge "5" bis "8" im Zustand
H" ist, und der im-anderen Zustand ist, wenn einer der Ausgänge "0" bis "4" des
Zählers 52 im Zustand H" ist. Es werden so jeweils abwechselnd zwei benachbarte
Speicherplätze des Direktzugriffspeichers 32 angesprochen.
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Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Durch den
Analogmultiplexer 16 werden nacheinander die drei Kanäle mit den Eingängen 10,12,14
abgetastet. Der Abstand zwischen der Abtastung des einen Kanals und der Abtastung
des nächsten Kanals wird bestimmt durch den Zähler 44. Zähler 48 bestimmt den jeweils
abgetasteten Kanal durch die Signale an den Ausgängen K1, K2 und K3.
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Wenn alle drei Kanäle abgetastet sind, schaltet das Signal K4 den
Zähler 48 ab. Der Zähler 48 wird durch einen Rücksetzimpuls von dem Impulsformer
42 zusammen mit dem Zähler 44 wieder zurückgesetzt und beginnt dann die Zählung
von neuem. Es werden also nacheinander die
drei Kanäle abgetastet,
wobei sich an jede solche dreifache Abtastung eine Pause anschließt. Dieser Vorgang
wiederholt sich mit der doppelten Netzfrequenz, also beispielsweise mit 100 Hertz.
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Beider Abtastung jedes einzelnen Kanals erfolgt gesteuert durch den
Zähler 52 einmal eine Minimalwertbestimmung und anschließend eine Maximalwertbestimmung:
Jedes neue Eingangssignal wird mit dem an einem zugeordneten Speicherplatz des Direktzugriffspeichers
32 schon gespeicherten Minimalwert verglichen. Ist das neue Eingangssignal kleiner
als der gespeicherte Minimalwert, wird der gespeicherte Minimalwert durch das neue
Eingangssignal ersetzt. Ebenso wird das neue Eingangssignal mit dem in einem benachbarten
Speicherplatz des Direktzugriffspeichers 32 schon gespeicherten Maximalwert verglichen.
Ist das neue Eingangs signal größer als der gespeicherte Maximalwert, wird der gespeicherte
Maximalwert durch das neue Eingangssignal ersetzt.
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Das wird folgendermaßen erreicht: Die Ausgänge "0" bis "4" des Zählers
52 (Fig. 2) sind der Maximalwertbestimmung und die Ausgänge "5" bis "8" der Minimalwertbestimmung
zugeordnet. Wenn einer der ersteren Ausgänge das Signal H" liefert, wird über Ausgang
232 eine Adresse des Direktzugriffspeichers 32 angesprochen, deren letzte Stelle
"0" ist. Wenn einer der letzteren Ausgänge das Signal H" liefert, dann wird über
Ausgang 232 die benachbarte Adresse angesprochen, deren letzte Stelle "1" ist, wenn
man die Adressen durch Binärzahlen darstellt. An dem Digitalkomparator 26 liegt
zunächst einerseits das Signal vom Ausgang 30 des Direktzugriffspeichers 32 (das
dem Inhalt des angesprochenen Speicherplatzes mit Endziffer "O", also dem bisherigen
Maximalwert entspricht) und andererseits das neue digitalisierte
Eingangssignal
vom Analog-Digital-Wandler 20. Wenn das neue Eingangs signal größer ist als das
gespeicherte Signal, dann erscheint das Signal H" auf der Leitung 58. Ist das neue
Eingangssignal kleiner als das gespeicherte Signal, dann erscheint das Signal H"
auf der Leitung 60. Es sei angenommen, daß das erstere der Fall ist. Das Signal
H" auf der Leitung 58 bewirkt, daß ds Flipflop 202 (Fig. 3) durch den Ausgang "3"
des Zählers 52 gesetzt wird. Der Ausgang des Flipflops 202 ist also im Zustand Hut
. Das anschließende Signal vom Ausgang "4" des Zählers 52 geht durch das UND-Glied
206 und das NOR-Glied 210 durch zum Ausgang 62, der impulsartig von H" auf "L" springt.
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Dadurch wird die Torschaltung 66 über Leitung 64 aufgesteuert und
der Direktzugriffspeicher 32 über Leitung 70 und Eingang 72 auf die Betriebsweise
"Schreiben" umgeschaltet. Das Eingangssignal vom Analog-Digital-Wandler 20 erscheint
dadurch auf der Datenleitung 28 und am Dateneingang/-ausgang 30 und wird an dem
Speicherplatz mit der Endstelle "O" in den Direktzugriffspeicher 32 eingeschrieben.
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Wenn der Zähler 52 auf den Ausgang "5" springt, geht der Ausgang 232
in den Zustand "H". Am Dateneingang/-ausgang 30 des Direktzugriffspeichers 32 erscheint
der Inhalt des benachbarten Speicherplatzes, dessen Adresse mit einer binären 1
endet. Es erfolgt wieder ein Vergleich. Das Eingangssignal wird jetzt größer als
der vorher gespeicherte Minimalwert sein, d.h. auf der Leitung 58 erscheint weiter
das Signal H" und auf der Leitung 60 erscheint das Signal "L". Dadurch wird das
Flipflop 204 durch das Signal vom Ausgang "7" des Zählers 52 nicht gesetzt. Das
UND-Glied 208 bleibt für das Signal vom Ausgang "8" des Zählers 52 gesperrt. Es
erscheint kein Impuls am Ausgang 62, die Torschaltung 66 bleibt
gesperrt
und der Direktzugriffspeicher bleibt im Zustand "Lesen". Der gespeicherte Minimalwert
bleibt erhalten.
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Entsprechendes geschieht mit vertauschten Rollen, wenn das neue Eingangssignal
kleiner ist als der vorher gespeicherte Minimalwert. Keine Änderung der Speicherinhalte
erfolgt wenn das neue Eingangssignal zwischen den bisher gespeicherten Maximal-
und Minimalwerten liegt. Die übrigen Stellen der angesprochenen Adressen bleiben
zunächst unverändert.
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Die Eingangssignale werden also mit einer relativ hohen Frequenz (100
Mal pro Sekunde) abgetastet. Es werden trotzdem zunächst nur zwei Speicherplätze
benötigt und nicht etwa einhundert pro Sekunde. Dabei gehen aber die wesentlichen
Informationen, die durch die schnelle Abtastung gewonnen werden, z.B. kurzzeitige
Signalspitzen, nicht verloren, da die Maximal- und Minimalwerte gespeichert werden.
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Die so erhaltenen Maximal- und Minimalwerte werden in wesentlich größeren
Zeitabständen an den Digital-Analog-Wandler 92 weitergeleitet und von dem Mehrkanal-Linienschreiber
aufgezeichnet. Diese Zeitabstände werden bestimmt durch den Zähler 74 und die Steuerschaltung
76.
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Nach einer vorgegebenen Anzahl von Impulsen des Impulsformers 42 erscheint
ein Impuls an dem Zähler 74. Die so entstehende Impulsfolge wird von dem Flipflop
212 (Fig. 4) in ein Rechtecksignal umgeformt. Der Inverter 218 erzeugt ein dazu
gegenphasiges Rechtecksignal. Das Rechtecksignal vom Flipflop 212, das natürlich
mit einem Impuls vom Impulsformer 42 synchronisiert ist, setzt das Flipflop 214.
Das Flipflop 214 wird zurückgesetzt durch das Signal vom Ausgang K4 des Zählers
48, das am Eingang 78 anliegt. Da jeder
Impuls vom Impulsformer
42 und damit auch die Vorderflanke des Rechtecksignals mit der Vorderflanke des
Signals am Ausgang K1 zusammenfällt und die Vorderflanke des Signals am Ausgang
K4 mit der Rückflanke des Signals am Ausgang K3 zusammenfällt, wird das Flipflop
214 in den besagten größeren Zeitabständen jeweils für einen Zeitraum gesetzt, während
dessen nacheinander die drei Kanäle abgetastet werden. Das gesetzte Flipflop 214
öffnet das UND-Glied für das Signal vom Ausgang 0" des Zählers 52 und erzeugt synchron
damit einen von "H" auf "L" springenden Impuls am Ausgang 82 der Steuerschaltung.
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Im Zeitpunkt dieses Impulses ist über den Ausgang 232 jeweils ein
Speicherplatz mit einer auf "O" endenden Adresse angesprochen, also ein Speicherplatz
mit einem Maximalwert.
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Es wird jedoch nicht der Speicherplatz angesprochen, in welchem gerade
eine Minimalwertbestimmung erfolgt ist sondern ein Speicherplatz, in dessen Adresse
die vorletzte Stelle, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, invertiert
ist. Das geschieht, um im zweiten und dritten Kanal eine Zeitversatzkompensation
zu erreichen. Zu diesem Zweck ist die Adressenlogik 34 so ausgebildet, daß der Direktzugriffspeicher
32 Daten nach Art von Schieberegistern aufnimmt und mit Zeitverzögerung wieder abgibt.
Das ist Gegenstand der oben erwähnten, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung
und daher hier nicht im einzelnen beschrieben.
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Das Signal am Ausgang 82 der Steuerschaltung 76 liegt an einem Eingang
des ODER-Glieds 152 an. Das Signal an dem anderen Eingang ist normalerweise "L".
Wenn das Signal am Ausgang 82 ebenfalls "L" wird, dann geht der Ausgang
des
ODER-Glieds 152 in den Zustand "L". Hierdurch wird die Torschaltung 86 aufgesteuert.
Das gespeicherte Signal wird auf den Digital-Analog-Wandler 92 geschaltet und aufgezeichnet.
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Nach weiterem Ablauf eines durch den Zähler 74 bestimmten größeren
Zeitabstandes wird durch die Vorderflanke des invertierten Rechtecksignals das Flipflop
216 (Fig. 4) gesetzt. Das Signal am Ausgang 82 wird jetzt über das UND-Glied 222
von dem Signal am Ausgang "5" des Zählers 52 hervorgerufen. Zu diesem Zeitpunkt
ist über Ausgang 232 ein Speicherplatz angesprochen dessen Adresse auf "1" endet,
also ein Speicherplatz in dem ein Minimalwert gebildet wurde. Es werden somit abwechselnd
Maximal-und Minimalwerte auf den Digital-Analog-Wandler 92 geschaltet und durch
den Mehrkanal-Linienschreiber aufgezeichnet.
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Die auf den Digital-Analog-Wandler geschalteten Minimal-und Maximalwert
liegen über die Datenbusse 110,112, 114 auch an den Dateneingängen/-ausgängen 116,118,120
der Direktzugriffspeicher 122,124,126. An den Schreiben/ Lesen-Eingängen 138,140,
142 der Direktzugriffspeicher 122,124,126 liegt jetzt von dem ODER-Glied 152 her
das Signal "L". Es ist jedoch jeweils nur einer der Direktzugriff speicher 122,124,126
über seinen Freigabeeingang freigegeben.
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Das Ausgangssignal vom Ausgang 82 der Steuer schaltung 76 ist ein
"invertierter" Impuls, also ein Impuls mit Sprung von H" auf "L". Dieser Impuls
wird durch den Inverter 160 invertiert. Es liegt dann das Signal H" an je einem
Eingang der NAND-Glieder 162,164,166. Es geht jedoch jeweils nur der Ausgang desjenigen
NAND-Glieds 162,164 oder 166 in den Zustand "L", für welches der zugehörige
Ausgang
K1, K2 oder K3 des Zählers 48 in den Zustand "II" geht. Die Direktzugriffspeicher
122,124 und 126 werden also nacheinander synchron mit der Abtastung der Kanäle aktiviert,
und es werden die Minimal- und Maximalwarte für die drei Kanäle nacheinander in
die drei irektzugriffspeicher 122,124,126 eingeschrieben. Nach jedem solchen Zyklus
wird der Zähler 136 durch das Signal X fortgeschaltet und damit die in jedem der
Direktzugriffweicher 122,124,126 angesprochene Adresse um 1 verändert.
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Das Signal "X" wird, wie schon beschrieben, mittels des ODER-Glieds
226 aus den Ausgangssignalen der Flipflops %14 und 216 gewonnen. Jeweils eines dieser
Flipflops 214 oder 216 ist bei dem "Ausgabezyklus" für die Gesamtdauer der Signale
an den Ausgängen K1, K2 und K3 gesetzt. Wenn die Zählkapazität des Zählers 136 erreicht
ist, die zweckmäßigerweise an die Speicherkapazität der Direktzugriffspeicher angepaßt
ist, dann springt der Zähler 136 wieder auf null. Der Inhalt der Speicherplätze
wird dann beim nächsten Durchgang des Zählers 136 von den neuen Minimal- und Maximalwerten
überschrieben.
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Es werden also für eine relativ lange Zeitspanne, die durch die Zählerkapazität
des Zählers und die Speicherkapazität der Direktzugriff speicher 122,124,126 bestimmt
ist, die auf den Digital-Analog-Wandler 92 gegebenen Minimal- und Maximalwerte gespeichert.
Da eine Abtastung der Eingangs signale mit der doppelten Netz frequenz erfolgt,
werden auch schnelle und kurzzeitige Änderungen der Eingangssignale erfaßt. Gespeichert
werden die Signale jedoch nur in größeren Zeitabständen. Dadurch kann mit den Direktzugriffspeichern
122,124,126 ein relativ langer Zeitraum, z.B. von mehreren Minuten erfaßt werden,
ohne daß die Speicherkapazität der Direktzugriffspeicher 122,124,126 dazu untragbar
groß zu sein braucht. Durch die Bildung und Speicherung von Maximal- und Minimalwerten
ist sichergestellt, daß die durch die schnelle Abtastung
gewonnenen
Informationen weitgehend erhalten bleiben. Die Aufzeichnung der vom Digital-Analog-Wandler
92 an den Ausgängen 94,96,98 gelieferten Informationen erfolgt im Normalbetrieb
mit einer relativ geringen Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers. Diese
wird mit der Wicklung 190 des Vorschubantriebsmotors erhalten.
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Bei Eintritt des vorgegebenen Ereignisses, also beispielsweise einem
Störfall schließt der Kontakt 168. Dadurch wird das Flipflop 156 gesetzt. Über Leitung
154, ODER-Glied 152 und Leitung 84 wird die Torschaltung 86 permanent gesperrt,
unabhängig von den Signalen, die vom Ausgang 82 der Steuerschaltung 76 über die
Leitung 150 auf den zweiten Eingang des ODER-Glieds 152 gegeben werden. Es werden
also keine Signale vom Direktzugriffspeicher 32 zum Digital-Analog-Wandler 92 durchgelassen.
über die mit dem Ausgang des ODER-Glieds 152 verbundenen Schreiben/ Lesen-Eingänge
138, 140 und 142 werden die Direktzugriffspeicher 122,124 bzw. 126 permanent auf
die Betriebsweise "Lesen" umgeschaltet. An jeweils einem Eingang der NAND-Glieder
162,164,166 liegt von Leitung 154 her über das ODER-Glied 158 permanent das Signal
"H". Es werden jetzt durch die Signale an den Ausgängen des Zählers 48 nacheinander
die Direktzugriffspeicher 122,124,126 über ihre Freigabeeingänge 144,146 bzw. 148
aktiviert. Es erscheinen nacheinander an den Dateneingängen/-ausgängen 116,118 und
120 die in den einzelnen Direktzugriffspeichern 122,124 bzw. 126 an den Speicherplätzen,
die durch den Zählerstand des Zählers 136 als Adresse angesprochen sind, gespeicherten
Minimal- oder Maximalwerte. Diese werden über die Datenbusse 110,112 oder 114 und
den Datenbus 88 auf den Digital-Analog-Wandler 92 gegeben und erscheinen als analoge
Signale an den Ausgängen 94,96 und 98.
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Normalerweise wird das besagte vorgegebene Ereignis, also z.B. ein
Störanfall eintreten und die Umschaltung erfolgen, wenn der Zähler 136 auf irgendeinem
Wert innerhalb seines Zählzyklus steht. Die nächste dann als Zählerstand erscheindende
Adresse spricht Speicherplätze der Direktzugriffspeicher 122, 124 und 126 an, in
denen die Imformationen genau einen Zählzyklus vorher gespeichert worden waren.
Beim Weiterzählen werden die daran anschließend gespeicherten Informationen aufgerufen.
Es wird also bei einem Eintritt des Ereignisses zeitrichtig die gespeicherte Information
aus der einem Zählzyklus entsprechenden Vergangenheit reproduziert.
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Durch den Ausgang des Flipflops 156 wird über Leitung 182 und die
Transistoren 184 und 186 das Relais 188 erregt. Das Relais 188 schaltet über den
Relaiskontakt 188B die Wicklung 190 des Antriebsmotors ab und dafür über Relaiskontakt
188A die Wicklung 192 ein. Damit erfolgt eine Umschaltung auf eine erhöhte Vorschubgeschwindigkeit
des Aufzeichnungsträgers.
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Bei einem Eintritt des besagten Ereignisses wird also eine bestimmte
Zeitspanne aus der Vergangenheit wieder aufgerufen, und die während dieser Zeitspanne
gespeicherten Meßwerte werden mit erhöhter Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers
aufgezeichnet.
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Das Signal X wird auch in dem Zähler 181 gezählt. Nach einer Zählperiode
des Zählers 136 gibt der Zähler 181 ein Rücksetzsignal auf einen Eingang des ODER-Glieds
178 und setzt das Flipflop 156 in den Ausgangszustand zurück. Dadurch wird der Normalbetrieb
des Mehrkanal-Linienschreibers wiederhergestellt.
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