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Elektronische Schaltstufe Allgemein bekannt sind Anordnungen zum Zählen
bestimmter Ereignisse, indem von jedem zu zählenden Ereignis ein elektrischer Impuls
abgeleitet wird, der zur Auslös;ung der Zählanordnung benutzt wird. Derartige Zählanordnungen
arbeiten teilweise nach dem elektromechanischen Prinzip, derart, daß ein mechanischer
Zähler durch eine elektronische Steuerschaltung betrieben wird. Andere Anordnungen
arbeiten rein elektronisch bei Verwendung von Elektronenröhren oder Gasentladungsröhren.
In vielen Fällen wird auch eine vorteilhafte Kombination dieser beiden Möglichkeiten
angewendet, indem man einmal das höhere Auflösungsvermögen der elektronischen Zählanordnungen
ausnutzt und dann nach entsprechender Untersetzung durch einen mechanischen Zähler
die Zähikapazität bei verhäl,tnismäßig geringem Aufwand um einige Zehnerpotenzen
erweitert.
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Sofern solche Zählanondnungen nicht zu den einfachsten Ausführungen
gehören, verlangt man von ihnen unter anderem die Möglichkeit, bestimmte Schrittzahlen
vorwählen zu können, nach deren Durchlauf die Anordnung automatisch anhält und dabei
meist noch einen anderen Vorgang auslöst, z. R. einen Zeitmesser schaltet. Dabei
wird mit Rücksicht auf die Meßgen,auigkeit gefordert, daß die Schaltzeit des Abschaltvorganges
kleiner als die Aufllösungszeit ist, damit während des Abschaltens nicht noch ein
oder mehrere Zählschritte ausgeführt werden können.
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Diese Forderung ist ohne pri.nzipielle Schwierigkeiten zu erfüllen
solange es sich um eine rein elektroaische oder rein elektromechanische Zählanordnung
handelt.
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Bei der rein elektronischen Zählanordnung wird dabei eine elektronische
Eingangstorschaltung von einem geeigneten Punkt der Zählanordnung aus gesteuert,
indem an diesem Punkt infolge des n-ten, vorgewählten Impulses erstmalig ein Steuerimpuls
wirksam wird.
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Bei der rein elektromechanischen Zählanordnung wird infolge des 1S-ten,
vorgewählten Zählschrittes durch den Zähler ein Kontakt geschaltet, der die elektronische
Stenerschaltung verriegelt.
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Bei den bekannten gemischt elektronisch-elektromechanischen Zählanordnungen.
wurde bisher meistens auf eine Vorwahlsteuerung vom mechanischen Zähler her verzichtet,
da bei direkter Steuerung durch einer Zählerkontakt die Schaltzeit wegen der bewegten
mechanischen Massen nicht kleiner als einige Millisekunden gemacht werden kann und
diese damit im Mißverhältnis zu der um meist einige Größenord nungen kleineren Auflösungszeit
steht.
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Die nachfolgend beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine elektronische
Schaltstufe, durch die z. B. bei gemischt elektronisch-elektromechanischen Zähl-
anordnungen
durch mittelbare Steuerung vom mechanischen Zähler aus eine störungsfreie Vorwahlsteuerung
ermöglicht wird, bei der die Abschaltzeit in der Größenordnung der Auflösungszeit
des elektronischen Teiles der Zählanordnung liegt.
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Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden dadurch vermieden,
daß erfindungsgemäß eine Kippstufe während des Betriebes zwischen dem Eintreffen
zweier Tastimpulse von monostabiler in bistabile Funktion umgeschaltet wird und
beim Kippen infolge des zweiten Tastimpulses an einer im monostabilen Zustand impulsfreien
Klemme ein Steuerimpuls auftritt, während zugleich durch Verbleiben der Schaltung
in der zweiten stabilen Stellung ein weiterer Steuervorgang ausgelöst werden kann
und die Weiterleitung nachfolgender Tastimpulse über den normalen Impulsausgang
unterbunden wird.
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An Hand der beiden Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel nach
der Erfindung dargestellt und näher erläutert.
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Die Prinzipschaltung dieser Schaltstufe ist in Abb. 1 dargestellt.
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Parallel zum Schalter Sch liegt die Reihenschaltung der Widerstände
R 6 und R 8. Durch den Spannungsteiler R2-R3-R5 wird dem Gitter von Röhre Rö 1 eine
Spannung so zugeführt, daß der Spannungsabfall über dem Widerstand R7 infolge des
über die Röhre Rö 1 fließenden Stromes kompensiert wird. Die Röhre arbeitet dadurch
mit einer Gitterspannung von OV und ist voll aufgesteuert. Der Spannungsabfall über
dem Widerstand R1 infolge des Stromes durch die Röhre Rö 1 wird dazu benutzt, um
über den Spannungsteiler R+R9 das Gitterpotential von Röhre Rö2 so festzulegen,
daß deren Arbeitspunkt unter dem Cut-off-Punkt liegt und die Röhre Rö2 gesperrt
bleibt.
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Die Schaltung stellt daher statisch eine abgewandelte Form des bekannten
Univibrators dar und
verhält sich auch dynamisch so. In Ruhe führt
die Röhre Rö 1 Strom.
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Ein über den Koppelkondensator C3 an das Gitter von Röhre Rö 1 gelangender
negativer Tastimpuls steuert und verringert damit den Anodenstrom. Dies hat am Punkt
8 einen positiv gerichteten Spannungssprung zur Folge, der über den Koppelkondensatoa
C2 an das Gitter von Röhre Rö2 gelangt und diese aufsteuert. Sobald der Anodenstrom
einsetzt, wird der damit am Punkt 6 auftretende negative Spannungssprung über den
Kondensator C1 auf das Gitter von Röhre Röl übertragen und verstärkt noch den ursprünglichen
Anstoß -durch den Tastimpuls. Dieser Vorgang schaukelt sich lawinenartig auf und
führt zum Umkippen der Schaltung in den metastabilen Zustand, indem die Röhre Rö2
geöffnet und Röhre Rö1 gesperrt wird. Dieser metastabile Zustand dauert so lange
an, bis der Kondensator C1 derart entladen ist, daß die Röhre Rö 1 wieder Strom
zu ziehen beginnt und die Schaltung in die stabile Ausgan,gslage zurückkippt. Bei
diesem monostabilen Betrieb tritt am Punkt 3 keine Impulsspannung auf, da dieser
Punkt über den Schalter Sch durch eine genügend große Kapazität C5 abgeblockt ist.
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Abb. 2 zeigt eine Ersatzschaltung für die statischen Verhältnisse
im stabilen Zustand für die stromführende Röhre Rö 1. Die Widerstände Ri, R 7 und
R 8 sind im Ersatzschaltbild mit einem Strich-Index versehen, um den Einffuß des
Spannungsteilers R4 und R 9 zu berücksichtigen. Wegen der Bedingung U--0V für die
stromführende Röhre liegt am Punkt 4 und 5 der Schaltung gleiches Potential. Gegebenenfalls
wird dies praktisch durch den einsetzenden Gitterstrom erreicht, indem der gestrichelt
gezeichnete niederohmige Widerstand Rgk wirksam wird. Dann liegt der Schalter Sch
im Diagonalzweig einer Brückenschaltung, gebildet aus den Widerständen R5, I?fr
R7' und R8', die so abgestimmt ist, daß über den Schalter Sch kein Strom fließt.
Wenn dieser Schaltet im stationären Zustand der Schaltung geöffnet wird, ändert
sich an diesem Zustand nichts, d. h., es wird kein Kippvorgang ausgelöst. Es erfolgt
aber dabei die Umschaltung von der bisher monostabilen in die bistabile Schaltung.
Erst durch den nächsten Tastimpuls wird die Stufe in die zweite stabile Stellung
gekippt, so daß Röhre Rö2 Strom zieht.
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Bei diesem Kippvorgang wird der negativ gerichtete Spannungssprung
am Punkt 6 über C1 an Punkt 5 übertragen. Nach dem Spannungsteilerverhältnis R5-R6
wird dieser Sprung auch am Punkt 3 wirksam und kann über C4 abgenommen werden.
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Wenn sich die Schaltung in der zweiten stabilen Stellung befindet,
wird sie durch weitere nachfolgende negative Tastimpulse nicht mehr beeinflußt.
Durch Schließen des Schalters Sch wird die Ausgangsstellung wiederhergestellt.
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Abb. 3 zeigt eine vorteilhafte Einsatzmöglichkeit dieser elektronischen
Schaltstufe im Zusammenhang mit einer gemischt elektronisch-elektromechanischen
Zählanordnung. Eine elektronische Torschaltung
(Block 1) läßt im Schaltzustand »Start«
die am Eingang auflaufenden, zu zählenden Impulse an einen elektronischen Zähler
(Block 2) passieren. Seine Ausgangsimpulse steuern die elektronische Schaltstufe
(Block 3), an deren Impulsausgang die Erregerspule des mechanischen Zählers (Block
4) angeschlossen is-t.
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Dabei kann die Erregerspule direkt im Kreis dieser Schaltstufe liegen,
oder die Steuerung erfolgt indirekt mit Hilfe einer beliebig angekoppelten Schaltröh,re
(Abb. 4 und 5).
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Beim Betrieb mit Impulsvorwahl wird durch eine geeignete, vom Zähler
Z gesteuerte Schalteinrichtung nach Erreichen einer bestimmten einstellbaren Schrittzahl
(n- 1) der Schalter Sch geöffnet. Beim Eintreffen des n-ten Impulses steht am Punkt
3 infolge des Kippens der Schaltstufe erstmalig ein negativer Impuls zur Verfügung,
der zum Schalten (Schließen) der elektronischen Torschialtung über den Weg b verwendet
wird. Durch das Umkippen der Schaltstufe in die zweite stabile Stellung führt der
mechanische Zähler noch den Schritt 11 aus. Die Tatsache, daß die Schaltstufe dann
in ihrer zweiten stabilen Stellung verharrt, läßt sich zur Auslösung weiterer Schaltvorgänge
- z. B. Betätigen einer Stoppuhr - ausautien, indem ein genügend träges Relais A
an die Schaltstufe direkt oder indirekt angeschlossen wird, das nur anspricht, wenn
die Röhre Rö2 dauernd Strom führt.
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PATEXTANSPStlCI1E 1. Elektronische Zählvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kippstufe während des Betriebes zwischen dem Eintreffen zweier Tastimpulse
von monostabiler in bistabile Funktion umgeschaltet wird und beim Kippen infolge
des zweiten Tastimpulses an einer im monostabilen Zustand impulsfreien Klemme ein
Steuerimpuls auftritt, während zugleich durch Verbleiben der Schaltung in der zweiten
stab;ilen Stellung ein weiterer Steuervorgang (A) ausgelöst werden kann und die
Weiterleitung nachfolgender Tastimpulse über den normalen Impulsausgleich unterbunden
wird.