DE1079863B - Digital-Analog-Konverter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung betrifft Digital-Analog-Konverter, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Drehbewegung einer Welle in Abhängigkeit von der relativen Bedeutung elektrischer, datendarstellender Impulse.

Bei digitalen Steuersystemen werden elektronische Rechenmaschinen, wie z. B. digitale, nach einem einheitlichen Zahlensystem arbeitende Differentialanalysatoren, verwendet. Bei einem solchen Zahlensystem werden die Informationen, die konstante Differenzenänderungen einer Funktion darstellen, durch elektrische Impulse dargestellt.

Es ist allgemein bekannt, daß die meisten elektronischen Rechenmaschinen Zeit- oder Taktgebersignale zur Synchronisation verwenden. Bei dem in der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise verwendeten Zahlensystem, dem »l-0«-System, werden Ausgangssignale auf zwei Kanälen erzeugt. Auf einem der Kanäle erscheinen die Taktsignale, welche die Zeit festlegen, während welcher eine Änderung der Funktion auftreten kann. Der andere Kanal führt Informationen in Form eines Impulses bzw. einer Impulslücke. Diese Impulse bzw. Impulslücken erscheinen während jeder Taktgeberperiode und stellen die Änderungen der Funktion dar. Die Koinzidenz eines Impulses auf dem Informationskanal mit einem Impuls des Taktkanals zeigt somit eine positive, die Koinzidenz einer Impulslücke des Informationskanals mit einem Impuls des Taktkanals eine negative Differenzenänderung der Funktion an. Die Summe der positiven und negativen Differenzenänderungen der Funktion in bezug auf einen beliebig gewählten Ausgangspunkt stellt zu jedem Zeitpunkt die Größe der Funktion dar.

Bisher waren Binär-Analog-Konverter, z. B. ein Binärcoder, bekannt, der analog konstante Betragswerte eine physikalischen Größe addiert. Die Eingangssignale des Decoders erscheinen in Form eines eine Binärzahl darstellenden Impulszuges, wobei eine binäre »1« durch einen Spannungsimpuls und eine binäre »0« durch eine Impulslücke dargestellt wird. Die Impulse sind mit frequenzkonstanten Taktimpulsen synchronisiert. Die Binärimpulse werden gespeichert, und es wird eine Spannung erzeugt, die dem Analogwert der binären Eingangszahl entspricht.

Bekannt ist auch eine Anordnung zum Steuern des Drehwinkels und der Drehrichtung des Ankers' einer elektrischen Maschine gemäß der Bedeutung von der Anordnung zugeführten digitalen Daten. Um jedoch den Anker um einen bestimmten Winkel, der einer durch einen Eingangsimpulszug dargestellten ganzen Zahl proportional ist, zu drehen, ist es erforderlich, eine durch die Winkelverdrehung des Ankers gesteuerte Korrekturschaltung vorzusehen.

Digital -Analog - Konverter

Anmelder:

The National Cash Register Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. A..Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf, Feldstr. 80

In einer weiteren bekannten Einrichtung werden Impulse zum Inhalt eines,-umkehrbaren Zählers zugeschlagen und dadurch der Drehwinkel und die Drehrichtung des Ankers eines Motors gesteuert. Eine entsprechend der Drehung des Ankers gesteuerte Codiertrommel gibt Impulse auf die Eingangsleiter zurück und ändert dadurch die im Zähler stehende Zählung. Sobald die Anzahl der Rückkopplungsimpulse gleich der Anzahl der Eingangsimpulse ist, wird der Motor angehalten.

Bei einer weiterhin ,bekanntgewordenen Anordnung zur Umwandlung digitaler Informationen in eine Wellenrotation müssen jedoch Blockiermittel vorgesehen werden, um das Überdrehen des Ankers zu verhindern; außerdem kann dieser nur in einer Richtung fortschreiten.

Bei der Erfindung ist keine Selbstkorrektur und auch keine blockierende Rückkopplungsschaltung erforderlich, da ein Überdrehen des Ankers nicht auftritt. Das neue Merkmal der Erfindung, das sie von bekannten Anordnungen, unterscheidet, besteht in der Anordnung einer Steuerschaltung, die. die auf den beiden Kanälen erscheinenden Signale der elektronischen Rechenmaschine mit den augenblicklichen Zuständen zweier, die Erregung der Motorpole steuernder Umkehrschalter in Beziehung setzt. Die Steuerschaltung enthält zwei bistabile Elemente, die jeweils einem der Umkehrschalter zugeordnet sind, so daß der Zustand dieser bistabilen Elemente die Stellungen der Umkehrschalter bestimmt, sowie.ein Diodennetzwerk, das aus mehreren IjND- und ODER-Gattern besteht, die Eingangssignal von' den beiden Kanälen und von den bistabilen Elementen empfangen, so daß sie während jeder Taktsignalperiode Signale an die bistabilen Elemente abgeben, um das eine oder das

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andere abhängig von der An- oder Abwesenheit eines Impulses auf dem Datenkanal während der durch den Taktimpuls auf dem. Bezugskanal definierten Periode in den entgegengesetzten Zustand zu tasten.

Die beschriebene Anordnung bewirkt somit eine Betätigung der Umschalter entsprechend den getasteten bistabilen Elementen, wodurch der Stromfluß durch die damit verbundenen Feldwicklungen umgekehrt wird. Auf gegenüberliegenden Polen der Maschine sind miteinander verbundene Wicklungen aufgebracht, so daß bei einer Stromumkehr der Anker um 90° im Uhrzeigersinn oder umgekehrt abhängig von der Bedeutung der digitalen Information fortschreitet.

Für jede Stellungskombination der Umkehr schalter besitzt ein anderes Paar nebeneinanderliegender Pole die eine und das zweite Paar die entgegengesetzte Polarität. Hierdurch wird gewährleistet, daß der Anker nach einer 90°-Drehung in der einen oder anderen Richtung immer zwischen den Polen gleicher Polarität zur Ruhe kommt.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß unabhängig von der Bedeutung der während aufeinanderfolgender Taktimpulsperioden auf dem Datenkanal vorhandenen digitalen Daten der Zustand nur eines bistabilen EIementes geändert und damit nur ein Umkehrschalter während jeder Taktimpulsperiode betätigt zu werden braucht und daß ein Weiterschreiten des Rotors in der einen oder anderen Richtung während jeder Taktimpulsperiode erreicht wird.

Dieser Digital-Analog-Konverter zum Steuern von Drehwinkel und -richtung des Ankers einer elektrischen Maschine mit zwei Paaren von jeweils eine Feldwicklung tragenden Statorpolen gemäß dem Wert digitaler Daten ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklungen gegenüberliegender Pole untereinander und mit jeweils einem von zwei an einer Spannungsquelle liegenden Wendeschaltern verbunden sind und daß jedem dieser Wendeschalter ein bistabiles Element zugeordnet ist, die über ein Diodennetzwerk, abhängig von über einen Taktkanal diesem zugeführten Taktsignalen, von dem Wert über einen Datenkanal zugeführter, während der Taktperioden positive odernegativeDifferenzenänderungen einer Funktion darstellender Impulse und von den augenblicklichen Zuständen der bistabilen Elemente, so getastet werden, daß mittels des dem getasteten bistabilen Element zugeordneten Wendeschalters der Stromfluß durch die zugeordneten Feldwicklungen umgekehrt wird und ein anderes Paar nebeneinanderliegender Statorpole die gleiche Polarität und die beiden anderen die andere Polarität annehmen, was eine Drehung des Ankers um 90° in eine neue Stellung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Polen der gleichen Polarität bewirkt.

Die Drehbewegung des Ankers kann z. B. zur Steuerung· der Einstellung einer rotierenden Anzeige oder des Stiftes eines Aufzeichnungsinstrumentes für navigatorische Vorrichtungen und ähnliche Geräte Verwendung finden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des gesamten Steuersystems,

Fig. 2 die Schaltung des Gleichstrommotors und die zwischen seinen Feldpolen und seiner Spannungsquelle liegenden Wendeschalter,

Fig. 3 die Schaltung eines Flip-Flop-Kreises, der zum Steuern eines der genannten Wendeschalter verwendet wird, Fig. 4 eine schematische Darstellung, aus der die durch eine entsprechende Erregung der Motor-Feldpole dargestellten Werte zu entnehmen sind, und

Fig. 5 eine logische Diodenschaltung zur Realisierung der Gleichungen, welche die Bedingungen zum Steuern der Flip-Flop-Kreise festlegen.

Der in Fig. 1 in Blockform dargestellte Ziffernrechner 1 gibt Informationsimpulse über einen Kanal P und Taktimpulse über einen Kanal C an einer Steuerschaltung 2 ab, von dem aus Wendeschalter entsprechend gesteuert werden. Die Wirkung der Steuerschaltung 2 hängt von den aus den Kanälen P und C ankommenden Impulsen und von den vorherigen Stellungen der in einem Schaltkasten 4 untergebrachten Wendeschalter ab. Beim Auftreten eines jeden Taktimpulses findet an den Ausgängen der Steuerschaltung 2 eine Spannungsänderung statt. Nach Verstärkung der Ausgangsspannung der Steuerschaltung 2 in einem Verstärker 3 bestimmt sie die Einstellung der in dem Schaltkasten 4 untergebrachten Wendeschalter. Durch eine Verstellung der Wendeschalter wird die von einer Gleichspannungsquelle 6 abgeleitete Spannung zur Speisung der Erregerwicklungen eines Motors S jeweils umgekehrt, so daß einer Motorwelle 7 entweder eine Drehung im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt dazu erteilt wird.

Die Fig. 1 läßt die Art der »1-Oe-Informationsdarstellung erkennen, bei der Informationen in Form von Impulsen auf den Kanälen P und C von der Rechenmaschine! abgegeben werden. Auf dem Kanal C tritt in vorzugsweise festen Zeitabständen ein Taktimpuls auf. Etwaig vorhandene Impulse auf dem Kanal P sind stets in Koinzidenz mit den Taktimpulsen. Eine Koinzidenz von Impulsen auf den Kanälen P und C bewirkt eine Drehung der Welle 7 entgegen dem Uhrzeigersinn, wogegen das Fehlen eines Impulses im Kanal P beim Auftreten eines Taktimpulses eine Uhrzeigerdrehung der Welle 7 zur Folge hat.

Fig. 2 zeigt die Schaltung des Motors 5 in Verbindung mit den in dem Schaltkasten 4 untergebrachten Wendeschaltern. Der Motor 5 weist einen Dauermagnetanker 8 und vier gleich beabstandete Feldpole auf. Die waagerecht angeordneten Pole sind mit A und die senkrecht angeordneten Pole mit B bezeichnet. Um die Pole^4 sind in Reihe geschaltete Wicklungen9 bzw. 10 und um die Pole B ebenfalls in Reihe geschaltete Wicklungen 21 bzw. 22 gewickelt. Die einander gegenüberliegenden Wicklungen des Motors sind so aufgebracht, daß bei Erregung der auf diese Weise gebildeten Serienkreise der eine Pol ein Südpol und der andere ein Nordpol wird. Daraus folgt, daß der Motor im Grunde genommen nur zweipolig ist, da die benachbarten Pole mit gleicher Polarität als ein einziger, in zwei Teile geteilter Pol angesehen werden können.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht jede Teilumdrehung des Ankers 8 einer 90°-Drehung. Um die Beschreibung zu erleichtern, d. h. die Stellung des Ankers 8 genauer beschreiben zu können, ist der Motor in vier Quadranten I, ΙΓ, III, IV unterteilt.

Die Enden der um die PoIe^ gewundenen Wicklungen stehen mit ortsfesten Kontakten 11 und 12 eines linken Wendeschalters S₁ in Verbindung. Unter den Kontakten 11 und 12 liegen zwei weitere ortsfeste Kontakte 13 und 14, von denen der eine, 13, mit dem zum Kontakt 12 verlaufenden Wicklungsende und der andere, 14, mit dem zum Kontakt 11 verlaufenden Wicklungsende verbunden ist. Ein bewegliches Schaltglied 17 mit zwei Kontakten 15 und 16 wird von einer

Feder 18 normalerweise so gehalten, daß die Kontakte 15 und 16 in Anlage mit den Kontakten 11 und 12 des Wendeschalters sind. Ein unter dem Schaltglied angeordneter Elektromagnet 19 zieht bei Erregung das Schaltglied 17 nach unten, so daß die Kontakte 15 und 16 in Anlage mit den Kontakten 13 und 14 gelangen. Die beweglichen Kontakte 15 und 16 sind mit dem negativen (Masse) bzw. dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle 6 verbunden. Aus obigem geht hervor, daß der Wendeschalter ^₁ in seiner oberen Einstellung die Wicklungen so mit Spannung speist, daß der rechte Pol A ein Nordpol und der linke Pol A ein Südpol ist, und der in seiner unteren Einstellung die Spannung und damit die Polung umkehrt.

Die Erregung des Elektromagneten 19 erfolgt durch eine Verstärkerröhre 20, mit deren Anode seine Wicklung verbunden ist. Bei jedem Leiten der Verstärkerröhre 20 wird das Schaltglied 17 des linken Wendeschalters S₁ abwärts gezogen und dadurch die Schaltereinstellung gewechselt.

In gleicher Weise sind die Enden der um die Pole B gewundenen Wicklungen 21 und 22 mit ortsfesten Kontakten 23 bzw. 24 des rechten Wendeschalters S₂ verbunden. Unter den Kontakten 23 und 24 liegen ebenfalls zwei ortsfeste Kontakte 25 und 26, von denen der eine, 25, mit dem zum Kontakt 24 verlaufenden Wicklungsende und der andere, 26, mit dem zum Kontakt 23 verlaufenden Wicklungsende verbunden ist. Zwei von einem beweglichen Schaltglied getragene Kontakte 27 und 28 werden von einer Feder 29 normalerweise in Anlage mit den Kontakten 23 bzw. 24 gehalten. Wird jedoch infolge Lei tens einer zweiten Verstärkerröhre 32 ein zweiter Elektromagnet 30 erregt, so wird das die Kontakte 27 und 28 tragende Schaltglied abwärts bewegt, so daß die Kontakte 27 und 28 in Anlage mit den Kontakten 25 bzw. 26 gelangen.

Daraus folgt, daß die Polarität der Poleyi und B des Motors 5 durch die jeweilige Einstellung der Wendeschalter S₁ bzw. S₂ bestimmt wird.

Da einander gegenüberliegende Pole stets eine verschiedene Polarität aufweisen, sind zwei benachbarte Pole gleicher Polarität als ein Spaltpol anzusehen. In Fig. 2 bilden der rechte Pol A und der untere Pol B den Nordpol. Somit ergeben ihre Felder kombiniert einen effektiven, magnetischen Nordpol N_e, der in dem Quadranten IV des Motors liegt. Der Anker 8 ist in diesem Falle so eingestellt, daß sein Südpol von dem wirksamen Nordpol N_e angezogen wird.

Fig. 3 zeigt, wie erwähnt, eine Schaltung eines bekannten, typischen Flip-Flop-Kreises, der bei der vorliegenden Erfindung zur Darstellung der Schaltvorgänge dient. Dieser Flip-Flop-Kreis enthält zwei Trioden V₁ und V₂. Die Anode jeder dieser Trioden ist mit dem Gitter der anderen Triode über einen Kondensator C und einen diesem Kondensator parallel geschalteten Widerstand R verbunden. Die Anoden beider Röhren sind über je einen Arbeitswiderstand R₁ an eine positive Gleichspannungsquelle E angeschlossen. Die Gitter dieser Röhren sind jeweils über einen Widerstand R₂ im Punkt X miteinander gekoppelt und über einen gemeinsamen Widerstand R₃ mit einer negativen Vorspannungsquelle V verbunden. Der Flip-Flop-Kreis ist so geschaltet, daß er auf jeden an dem Punkt X angelegten positiven Eingangsimpuls umschaltet, d. h. die leitende Röhre gesperrt und die gesperrte Röhre leitend wird. An der Anode jeder Röhre ist je ein Ausgangsleiter 34 bzw. 35 angeschlossen. Liegt der rechte Ausgangsleiter 34 auf hoher Spannung, so nimmt der Flip-Flop-Kreis den »Eins «-Zustand ein. Führt der linke Ausgangsleiter 35 hohe Spannung, so befindet sich der Flip-Flop-Kreis im »Null«-Zustand.

Im »Eins «-Zustand des Flip-Flop-Kreises leuchtet eine Glimmlampe L auf, die mit einem Begrenzungswiderstand i?₄ ίη Reihe und zu dem linken Arbeitswiderstand R₁ parallel geschaltet ist. Ist der Flip-Flop-Kreis dagegen im »Null«-Zustand, so leuchtet die Glimmlampe L nicht auf. Der die Ziffer »Eins« darstellende Zustand ist dann eingetreten, wenn die Röhre V₁ leitet und der Ausgangsleiter 35 niedrigere Spannung führt als der Ausgangsleiter 34.

Die folgende Tabelle zeigt die in der logischen Steuerschaltung möglichen Zustände.

Eingänge der logischen Kreise	C	*p	Al	Sl	Gewünschte Änderungen	Sl	Ausgänge der logischen Kreise	b
1	0	0	0	Al	0	a	0
1	0	0	1	1	0	1	1
1	0	1	0	0	1	0	1
1	0	1	1	1	1	0	0
1	1	0	0	0	1	1	1
1	1	0	1	0	1	0	0
1	1	1	0	1	0	1	0
1	1	1	1	0	0	1	1
1	0

* 0 = Uhrzeigersinn. 1 = Gegenzeigersinn.

Die Anordnung der logischen Kreise ist so, daß jeweils der bestehende Schaltzustand einer Verknüpfung, d. h. der »Eins «-Zustand, als ein hohes Spannungsniveau und der nicht bestehende, d. h. der »Null«-Zustand, als ein niedriges Spannuhgsniveau angezeigt wird (physikalisch). In dem Ausführungsbeispiel stellt die C-Kanal-Verknüpfung den Taktimpuls C dar, der die Zeit bestimmt, zu welcher in dem System ein Wechsel stattfinden kann. Er ist also nur für diesen einzigen, in der Tabelle durch »1« dargestellten Zustand von' Bedeutung. Andererseits bedeuten die beiden Zustände des P-Kanals, daß der »Eins «-Zustand auf dem Kanal P eine Drehung der Welle 7 entgegen dem Uhrzeigersinn verursacht, während der »O«-Zustand auf dem P-Kanal — dargestellt durch die innere Spannung P' — eine im Uhrzeigersinn erfolgende Drehung der Welle 7 bewirkt. Bezüglich der von den FÜp-Flop-Kreisen A1 und B1 abgeleiteten Verknüpfungen ist zu bemerken, daß diese dem Ziffernirihalt des Flip-Flop-Kreises entsprechen. Diese Zustände werden durch die die Flip-Flop-Kreise bezeichnenden Buchstaben in Verbindung mit einer tiefgestellten Ziffer gekennzeichnet. Außerdem" ist der linke Ausgang von dem rechten durch Apöstrophierung unterschieden. In dem Flip-Flop-Kreis Al ist z. B. der rechte Ausgang, der eine höhe

Spannung führt, wenn der Flip-Flop-Kreis eine »1« enthält, mit A₁, sein linker Ausgang dagegen, an dem hohe Spannung liegt, wenn der Flip-Flop-Kreis eine »0« enthält, mit A₁' bezeichnet.

Gemäß Fig. 2 ist der Ausgang A₁ des Flip-Flop-Kreises A1 über einen Spannungsteiler 36 mit dem Gitter der Verstärkerröhre 20 und der Ausgang B₁ des Flip-Flop-Kreises B1 mit dem Gitter der Verstärkerröhre 32 verbunden. Aus Fig.4 ist zuerkennen, daß der Flip-Flop-Kreis A1 eine »1« enthält, wenn der Wendeschalter S₁ so eingestellt ist, daß der linke Pol A ein Nordpol und der rechte Pol A ein Südpol ist. Ist dagegen die Einstellung des Wendeschalters S₁ so, daß der linke Pol A ein Südpol und der rechte Pol A ein Nordpol ist, so enthält der Flip-Flop-Kreis eine »0«.

Ebenso enthält der Flip-Flop-Kreis B1 eine »1«, wenn der obere Pol B ein Nordpol und der untere Pol B ein Südpol ist, und eine »0«, wenn der obere Pol B ein Südpol und der untere Pol B ein Nordpol ist.

Daraus folgt, daß das Leiten der Verstärkerröhren 20 und 32 und demzufolge die Einstellung der Wendeschalter S₁ und S₂ von den Zuständen der Flip-Flop-Kreise A1 bzw. B1 abhängig ist.

Die vorstehende Tabelle dient zum Bestimmen der Zusammenhänge zwischen den Eingangsverknüpfungen C, P, Al und Bi zur Erzeugung der Trigger-Eingangsverknüpfungen α und b.

Die erste Spalte C der Tabelle stellt die Taktverknüpfung dar. Sie ist stets »1«. Da die Eingangsver- knüpfungenP_xAl und B1 einen von zwei Zuständen haben können, enthält die Binärtafel acht Zeilen und somit sämtliche möglichen Kombinationen. Es seien nun die Zustände der Flip-Flop-Kreise A1 und Bl im Zusammenhang mit dem Zustand des Eingangs P betrachtet. Ist P im »0«-Zustand, so müssen die Flip-Flop-Kreise A1 und S1 so geschaltet werden, daß der effektive Nordpol N_e des Gleichstrommotors um 90° im Uhrzeigersinn verlagert wird, während, wenn P im »!.«-Zustand ist, die Flip-Flop-Kreise A1 und Bl so umgeschaltet werden, daß der effektive Nordpol um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn verlagert wird.

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß sich beide Flip-Flop-Kreise Al und Bl in der ersten Zeile im »0«-Zustand befinden. Für eine solche Einstellung der Flip-Flop-Kreise A1 und Bl liegt der effektive Nordpol N_e in dem Quadranten IV des Motors 5 (Fig. 2). Da P im »0«-Zustand ist, erfolgt eine Drehung der Welle im Uhrzeigersinn. Soll also dieser effektive Nordpol N_e beim Auftreten des nächsten Taktimpulses C im Uhrzeigersinn in den Quadranten III verlagert werden, so ist ein Umschalten des Flip-Flop-Kreises A1 in den »1 «-Zustand, d.h. eine Umkehr der Polarität an den Polen A erforderlich, während der Flip-Flop-Kreis 51 unverändert, d. h. die Polarität der Pole B die gleiche bleibt. Daraus folgt, daß in der Spalte »Gewünschte Änderungen« der Tabelle für den Flip-Flop-Kreis A1 eine »1«, für den Flip-Flop-Kreis B1 eine »0« einzutragen ist. Die Eingangszustände α und b für die Flip-Flop-Kreise A1 und Bl sind in der Tabelle durch eine »1« dargestellt, wenn sie ihren jeweiligen Flip-Flop-Kreis umschalten sollen, und durch eine »0« dargestellt, wenn keine Umschaltung des Flip-Flop-Kreises erforderlich ist. Somit ist α in der ersten Zeile durch eine »1« und b durch eine »0« dargestellt.

Bezüglich der fünften Zeile der Tabelle ist zu bemerken, daß beide Flip-Flop-KreiseA1 und Bl im »0«-Zustand sind, so daß der effektive Nordpol N_e wieder in dem Quadranten IV des Motors liegt. In diesem Fall ist P jedoch »1«, was eine Drehung der Welle 7 entgegen dem Uhrzeigersinn bedingt. Soll also der effektive Nordpol beim nächsten Taktimpuls entgegen dem Uhrzeigersinn in den Quadranten I verlagert werden, so bleibt A1 unverändert, während B1 den »!.«-Zustand annehmen muß. Da dies nur durch ein Umschalten des Flip-Flop-Kreises Bl erreicht werden kann, wird in der fünften Zeile der Tabelle in der Spalte & eine »1« und in der Spalte α eine »0« eingesetzt.

Nach diesem System werden auch die übrigen Kombinationen von. Eingangsverknüpfungen analysiert und die übrigen Zeilen der Tabelle ausgefüllt.

Mittels der vier Verknüpfungen gemäß der Tabelle können die Gleichungen für die Eingangsverknüpfungen α und b nun nach dem logischen System niedergeschrieben werden. Der Schaltzustand α gilt, wie in der jeweiligen Zeile durch eine »1« angezeigt, für vier mögliche Kombinationen von Eingangszuständen.

Also:

a=CP' A₁' B₁'+CP' A_xB₁+CPA(B₁+CPA₁B₁'

Vereinfacht:

a= [P'(A₁'B₁'+A₁B₁) + P(A(B^A₁B₁')] C

In gleicher Weise:

b = CP'A(B₁+CP'A₁B(+CPA(B( + CPA₁B₁

Vereinfacht:

b = [P' (A₁'B₁+A₁BO + P(A(B₁^A₁B₁)] C

Es folgt eine Beschreibung der in Fig. 5 gezeigten logischen Schaltung zur Realisierung der Verknüpfungen α und b.

Dazu sind im wesentlichen zwei elementare Schaltungen, nämlich UND-Gatter und ODER-Gatter erforderlich.

Der Gleichungsteil in der ersten runden Klammer der Gleichung für a, nämlich (A₁' B₁' + A₁B₁), der gleichzeitig der Gleichungsteil in der zweiten runden Klammer der Gleichung für b ist, ergibt sich durch die Multiplikation von A₁' und B₁' in einem UND-Gatter 40. Diese Multiplikation wird durch Anlegung der an den linken Ausgängen der Flip-Flop-Kreise Al und Bl vorhandenen AusgangsspannungenA₁' und B₁' an Eingangsdioden 41 und 42 durchgeführt. Die Anoden dieser Dioden 41 und 42 sind an einem Punkt 43 miteinander verbunden, der über einen Widerstand R₅ mit der positiven Spannungsquelle E in Verbindung steht. Sind die Ausdrücke A₁' und B₁' »1«, so sind auch die entsprechenden Spannungen hoch, und durch den Widerstand R₅ fließt kein Strom, so daß ein mit dem Punkt 43 verbundener Leiter 45 ebenfalls auf hoher Spannung liegt. In gleicher Weise werden die Ausdrücke A₁ und B₁ multipliziert, und zwar in einem UND-Gatter 46, dessen Ausgang durch einen Leiter 47 gebildet wird. Die Leiter 45 und 47 sind an ein ODER-Gatter 49 angeschlossen. Die Kathoden von Dioden 50 und 51 dieses ODER-Gatters 49 sind über einen gemeinsamen Punkt 52 und einen Widerstand R₇ mit Masse verbunden. Steht einer oder stehen'beide der Leiter 45 und 47 unter hoher Spannung, so wird durch den Strom, der durch den Widerstand R₇ fließt, die Spannung an einem Ausgangsleiter

54 ansteigen. Diese erhöhte Spannung zeigt die logische Summe (A₁B₁ + A₁B₁) an.

In ähnlicher Weise wird der Gleichungsteil in der zweiten, runden Klammer der Gleichung», nämlich (A₁B₁ +A₁B₁), der gleichzeitig der Gleichungsteil 5 in der ersten, runden Klammer der Gleichung b ist, dargestellt und durch eine hohe Spannung in einem Leiter 57 angezeigt.

Die Gleichung b wird wie folgt realisiert: Der Leiter 54 ist an einem weiteren UND-Gatter 56 angeschlossen, in dem das Ausgangssignal auf Leiter 54 mit dem von der Rechenmaschine über den Kanal P abgegebenen Ausdruck 5 kombiniert wird. Das Ausgangssignal auf Leiter 57 muß andererseits mit Ausdruck P' multipliziert werden. Der Ausdruckt" ergibt sich durch die Umkehr der Spannung des Kanals P in einem Inverter 58. Somit wird die Spannung auf dem Leiter 57 mit dem Ausdruck P' in dem UND-Gatter 59 kombiniert. Der Ausgang dieses UND-Gatters 59 wird alsdann mit dem Ausgang des UND-Gatters 56 an einem zweiten ODER-Gatter 60 zusammengefaßt. Schließlich wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 60 mit dem Taktimpuls C in einem UND-Gatter 61 kombiniert. Weisen beide Eingänge zu dem UND-Gatter 61 eine hohe Spannung auf, so wird ein positiver Impuls an den gemeinsamen Punkt des Flip-Flop-Kreises B1 angelegt, wodurch sich dessen Zustand und infolgedessen die Einstellung des Wendeschalters S₂ ändert.

Die Gleichung α wird in ähnlicher Weise dadurch gelöst, daß die Spannungen auf Leiter 54 und 57 mit dem Ausdruck P' bzw. P multipliziert und die sich ergebenden Produkte addiert und das Ergebnis mit einem Taktimpuls C multipliziert werden. Jedesmal, wenn die Verknüpfung α darstellende Spannung hoch ist, wird der Flip-Flop-Kreis A1 und demzufolge auch der Wendeschalter S₁ umgeschaltet.

Es sei erwähnt, daß beim Arbeiten der beschriebenen logischen Steuerschaltung die Taktimpulse auf Kanal C zeitlich so weit auseinanderliegen, daß nach der Erzeugung eines Umschaltimpulses den Flip-Flop-Kreisen genügend Zeit bleibt, ihren neuen Zustand noch vor dem Eintreffen des nächsten Taktimpulses anzunehmen.

Claims (1)

45 PATENTANSPRÜCHE:

1. Digital-Analog-Konverter zum Steuern von Drehwinkel und -richtung des Ankers einer elektrischen Maschine mit zwei Paaren von jeweils eine Feldwicklung tragenden Statorpolen gemäß dem Wert digitaler Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklungen gegenüberliegender Pole untereinander und mit jeweils einem von zwei an einer Spannungsquelle liegenden Wendeschaltern verbunden sind und daß jedem dieser Wende-Schalter ein bistabiles Element zugeordnet ist, die über ein Diodennetzwerk, abhängig von über einen Taktkanal diesem zugeführten Taktsignalen, von dem Wert über einen Datenkanal zugeführter, während der Taktperioden positive oder negative Differenzenänderungen einer Funktion darstellender Impulse und von den augenblicklichen Zuständen der bistabilen Elemente, so getastet werden, daß mittels des dem getasteten bistabilen Element zugeordneten Wendeschalters der Stromnuß durch die zugeordneten Feldwicklungen umgekehrt wird und ein anderes Paar nebeneinanderliegender Statorpole die gleiche Polarität und die beiden anderen die andere Polarität annehmen, was eine Drehung des Ankers um 90° in eine neue Stellung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Polen der gleichen Polarität bewirkt.

2. Digital-Analog-Kbnverter nach Anspruch 1 und bei dem die bistabilen Elemente jeweils eine Eingangs- und eine Ausgangsschaltung besitzen und die an den Ausgangsschaltungen auftretenden Potentiale den »1«- bzw. »0«-Zustand des betreffenden Elementes angeben, dadurch gekennzeichnet, daß die »1«- und »0«-Potentiale jedes Elementes einem ersten (46) bzw. zweiten UND-Gatter (40) zugeführt werden, daß deren Ausgänge mit einem ersten ODER-Gatter (49) verbunden sind, daß das »0«-Potential des einen Elementes und das »1 «-Potential des anderen an ein drittes und das »1 «-Potential des einen Elementes und das »0«-Potential an ein viertes UND-Gatter angelegt werden, daß deren Ausgänge an einem zweiten ODER-Gatter zusammengefaßt sind, daß der Datenimpuls mit den Ausgangssignalen des ersten und zweiten ODER-Gatters in einem fünften (56) bzw. sechsten UND-Gatter vereinigt wird, daß der komplementäre Datenimpuls und die Ausgangssignale des ersten und zweiten ODER-Gatters an ein siebentes (59) bzw. achtes UND-Gatter angelegt werden, daß ferner die Ausgänge des siebenten und achten UND-Gatters mit den Ausgängen des fünften bzw. sechsten UND-Gatters in einem dritten (60) und vierten ODER-Gatter zusammengefaßt werden, daß weiterhin deren Ausgangssignale jeweils zusammen mit den Impulsen auf dem Taktkanal einem neunten (61) bzw. zehnten UND-Gatter zugeführt werden und daß deren Ausgänge schließlich mit den Eingangsschaltungen des einen bzw. anderen bistabilen Elementes verbunden sind, so· daß deren jeweilige Zustände gemäß den während einer Taktimpulsperiode bestehenden Zuständen der Elemente und abhängig von der An- oder Abwesenheit eines Impulses während dieser Periode auf dem Datenkanal geändert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 926 817;

USA.-Patentschrift Nr. 2 537 427;

»The Design of Switching Circuits«, D. van Nostrand Comp., Inc., New York—London, 1951, insbesondere S. 89, 212 bis 226, 488 bis 492;

»High Speed Computing Devices«, McGraw Hill Book Comp., New York—London, 1950, S. 394, 395;

»Proceedings of the National Electronics Conference«, Vol. VIII, Chicago, 1952, ST 636 bis 646;

»Review of Input and Output Equipment used in Computing Systems«, Am. Inst. of El. Eng., New York, 1953, S, 133 bis 136;

»Siemens Zeitschrift«, 1952, Heft 8, S. 351 bis 357;

»Electronic Engineering«, Vol. 26, 1954, Heft Juli, S. 302 bis 305;

»I. R. E. —Transactions on Electronic Computers«, EC-3, Nr. 3, 1954, September, S. 12 bis 21; Nr. 2, 1954, Juni, S. 23 bis 29.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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