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Anordnung zur bilateralen Impulsreduzierung für Bidirektional- und
Differenzimpulszähler Bei vielen Aufgaben der Meßtechnik werden die Meßgrößen direkt
oder mittels geeigneter Meßwertwandler durch Impulsfolgen erfaßt. Diese Impulsfolgen
steuern Bidirektional- oder Differenzimpulszähler zur digitalen Darstellung der
Meßgröße bzw. zur weiteren Datenverarbeitung. Häufig werden diese Digitalwerte für
Anzeige- oder Regelungszwecke in Analogwerte umgeformt.
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Die zur Bildung der erwähnten bilateralen Impulsfolgen dienenden Geber
sind fast stets Störeinflüssen ausgesetzt. Daher treffen die Signalimpulse auf einem
oder beiden Kanälen statistisch verteilt oder zeitmoduliert ein.
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Für ein einwandfreies Arbeiten der Impulszähler ist es erforderlich,
in beiden Kanälen koinzidierende Impulse von den Zählereingängen fernzuhalten. Es
ist bekannt, hierfür Koinzidenzsperren oder Plazierpässe zu verwenden. In Koinzidenzsperren
werden koinzidierende Impulspaare gesperrt. In den Plazierpässen dagegen werden
die Impulse beider Kanäle plaziert, d. h. mittels einer Taktfrequenz zeitlich
so verschoben, daß innerhalb einer vorgegebenen minimalen Zeitspanne keine Impulse
an die Eingänge eines Impulszählers gelangen können.
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Derart aufbereitete Impulse zeigen aber noch statistische Verteilung
und Zeitmodulation. Dies kann z. B. für gewisse Zeitabschnitte negative Differenzen
der Impulsfolgen bewirken, auch wenn der zeitliche Mittelwert eindeutig positiv
ist. Bei einer Digital-Analog-Wandlung muß in diesem Falle für jeden Kanal ein Wandler
genommen werden. Wenn jedoch, der Erfindung entsprechend, eine Impulsreduzierung
vorgenommen wird, genügt ein einziger Digital-Analog-Wandler.
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Ferner ist es oft erwünscht oder erforderlich, die bidirektionale
Zählhäufigkeit zu reduzieren. Wenn z. B. für eine gewisse Zeit die Frequenz beider
Impulsfolgen gleich ist und die Impulse auf beiden Kanälen abwechselnd eintreffen,
wird der nachgeschaltete Bidirektionszähler ebenfalls abwechselnd einen Schritt
in der einen und einen Schritt in der anderen Zählrichtung ausführen. Auch in diesem
Falle bringt die erfindungsgemäße Anordnung Ab-
hilfe, indem der nutzlose
Schrittwechsel unterdrückt wird.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur bilateralen Impulsreduzierung
für Bidirektional- und Differenzimpulszähler und besteht darin, daß jede Eingangsimpulsfolge
über je ein erstes Konjunktionsglied eine der Ausgangsimpulsfolgen bildet
und über ein zweites Konjunktionsglied einen der Eingänge eines zusätzlichen bidirektionalen
Impulszählers steuert, der nach Erreichen einer oberen bzw. unteren vorgegebenen
Stellung über je ein Zeitglied das erste zugehörige Konjunktionsglied für
den Durchgang jedes weiteren Eingangsimpulses öffnet und das jeweils zweite Konjunktionsglied
schließt.
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Ein Ausführungsbeispiel nach der Erlmdung ist in Fig. 1 und
das zugehörige Impulsdiagranun in Fig. 2 schematisch dargestellt.
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In Fig. 1 bedeuten 1 und 2 bzw. 7 und
8 Konjunktionsglieder, die hier als Schalter wirken. Die Steuerung dieser
Konjunktionsglieder geschieht durch die Zeitverzögerungsglieder 3 bzw. 4.
Diese Zeitverzögerungsglieder sind so mit den zugehörigen Konjunktionsgliedern
1 und 7 bzw. 2 und 8 verbunden, daß, wenn die Zeitglieder
3 bzw. 4 vom Impulszähler 5 ausgelöst werden, die Konjunktionsglieder
1
bzw. 2 für den Impulsdurchgang geöffnet sind, während die Konjunktionsglieder
7 bzw. 8 sperren. Liegt dagegen vom Impulszähler 5 keine Steuerspannung
an den Zeitverzögerungsgliedern 3 bzw. 4 an, so werden durch diese die Konjunktionsglieder
1 bzw. 2 gesperrt und die Konjunktionsglieder 7 bzw. 8 geöffnet.
Die Ausgänge der Konjunktionsglieder 7 bzw. 8
steuern die Eingänge
des bidirektionalen Impulszählers 5. Die über das Konjunktionsglied
7 kommenden Signale des Kanals el bewirken z. B. ein Zählen des Impulszählers
5 in positiver Richtung, und die über das Konjunktionsglied 8 eintreffenden
Signale des Kanals e2 bewirken ein Zählen in negativer Richtung.
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Wenn der Impulszähler 5 durch Eingangsimpulse el des ersten
Kanals über das geöffnete Konjunktionsglied 7 in positiver Richtung zählend
eine vorgegebene
obere Stellung eriieicht, wird über den entsprechenden
Ausgang das Zeitglied 3 ausgelöst. Nach der Zeitverzögerung T wird von dem
Zeitglied 3
gleichzeitig das Konjunktionsglied 1 geöffnet und das Konjunktionsglied
7 - gesperrt. Wenn noch weitere Impulse auf dem Eingang e 1 eintreffen,
lösen sie dann Ausgangsimpulse a 1 aus. Weitere Impulse auf dem gleichen
Eingang können aber die Stellung des #nipulszählers 5 nicht mehr ändern,
weil sie über das gesperrte Konjunktionsglied 7 nicht mehr an den Eingang
des Zählers 5 gelangen. Die Stellung des Zählers 5 ändert sich erst
wieder, wenn Impulse auf dem zweiten Eingang ei eintreffen und über das geöffnete
Konjunktionsglied 8 ein Rückwärtszählen des Impulszählers 5 bewirken.
Das Konjunktionsglied 8
ist so lange geöffnet, solange sich der Zähler nicht
in der vorgegebenen unteren Grenzstellung befindet. Erst wenn diese Grenzstellung
beim weiteren Rückwärtszählen erreicht wird und entsprechend der Wirkungsweise im
oberen ersten Kanal das Zeitglied4 anspricht, wird mit einer Zeitverzögerung T das
Konjunktionsglied 8 gesperrt. Gleichzeitig wird das Konjunktionsglied2 geöffnet
und läßt weitere Eingangsimpulse der 'Folge e2 bis zum Ausgang a 2 passieren.
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Die nähere Erläuterung der Wirkungsweise folgt aus dem Impulsdiagrainm
nach Fig. 2. In der obersten Zeile ist die mit el bezeichnete, willkürliche Impulsfolge
des ersten Kanals für eine gewisse Zeit-spann angedeutet. In der zweiten
Zeile befindet sich die ebenfalls willkürliche Impulsfolge e2 des zweiten Kanals.
Die -darunter befindliche Darstellung mit der BezeichnungS5 zeigt die jeweilige
Stellung des hnpulszählers 5 an. Die Stellungen des Zählers sind
m, m + 1, . . . , n - 1 und n. Zunächst
folgt die mit U" bezeichnete Darstellung des Schaltzustandes des Konjunktionsgliedes
3. Die obere (untere) Linie deutet an, daß das Konjunktionsglied
3 eingeschaltet (ausgeschaltet) ist. In den nächsten beiden Zeilen
U7
und U, sind die von den Konjunktionsgliedern 7 bzw. 8 durchgelassenen
Impulse der Eingangsimpulsfolgen e 1 bzw. e 2 skizziert. Die letzte Zeile
a 1 stellt die am ersten Kanal auftretende Ausgangsimpulsfolge dar.
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Bei dem Impulsdiagramm ist vorausgesetzt, daß sich der Impulszähler
5 bereits vor dem ersten dargestellten Impuls der Folge e
1 in der oberen Endstellung n befindet. Wenn der erste Impuls der Folge e
1 eintrifft, ist daher das Konjunktionsglied 7
bereits gesperrt und
das Konjunktionsglied 1 geöffnet. Der erste Impuls der Folge el gelangt damit
an den Ausgang und bildet den ersten Impuls der Ausgangsimpulsfolge al des ersten
Kanals. Weil das Konjunktionsglied 7 sich im Sperrzustand befindet, gelangt
kein weiterer Zählimpuls der Impulsfolge el an den Zähler 5, der in der oberen
Stellung n verharrt. Jeder weitere Impuls- der Folge el hat nur einen weiteren Ausgangsimpuls
a 1 zur Folge.
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Beim ersten Impuls der Eingangsimpulsfolge e2 geht der Zähler
5 in die Stellung n - 1 über, weil dieser Impuls über das geöffnete
Konjunktionsglied 8
an den Zählereingang für die negative Zählrichtung gelangen
konnte. Nach dem übergang des Zählers in die Stellung n - 1 schaltet,
wie aus Zeile U 3 ersichtlieh ist, um die Zeit T verzögert, das Zeitglied
3. Das Konjunktionsglied 1 wird gesperrt und das Konjunktionsglied
7 geöffnet. Der erste Impuls auf dem zweiten Kanal konnte wohl den Zähler
5 betätigen, jedoch keinen Ausgangsimpuls a2 des zweiten Kanals erzeugen.
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Immer dann, wenn ein Impulswechsel von dem einen auf den anderen Kanal
erfolgt, bleibt der entsprechende Ausgangsimpuls aus. Nach dem ersten Impuls e 2
sind damit in der Stellung n - 1 die beiden Konjunktionsglieder
7 und 8 in den übertragungswegen zu den Eingängen des Zählers
5 geöffnet. Der Zähler 5 spricht immer auf den nächsten Eingangsimpuls
an, unabhängig davon, auf welchem der beiden Kanäle das geschieht. In dem in Fig.
2 gewählten Beispiel tritt auf dem ersten Kanal wieder ein Impuls der Folge el auf.
Dieser kann das gesperrte Konjunktionsglied 1 nicht passieren. Da es sich
in diesem Falle wieder um einen Kanalwechsel des betrachteten Impulses handelt,
bleibt ein Ausgangsimpuls aus. Nur der Zähler 5 kann über das geöffnete Konjunktionsglied
7 auf den Eingangsimpuls hin reagieren und erneut in die Stellung n übergehen.
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In gleicher Weise wiederholt sich nun das Spiel bei den weiteren Eingangsimpulsen.
Die Zeilen U7
und U, zeigen, wie weiter oben schon beschrieben, die
zum Eingang des Impulszählers 5 durchgelassenen und damit zugleich die an
den Ausgängen a 1
und a2 nicht auftretenden Impulse der beiden Eingangsimpulsfolgen.
Wie eindeutig zu erkennen ist, werden jeweils Gruppen von einem bis zu vier Impulsen,
die abwechselnd in beiden Kanälen auftreten, unterdrückt und fehlen somit in den
Ausgangsimpulsfolgen.
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Allgemein gilt, daß Impulsgruppen bis zu n-m gleich z - 1 Impulse
unterdrückt werden, wenn n die obere, m die untere Grenzstellung und z die Anzahl
der Stellungen des Zählers 5 bedeuten.
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In dem Beispiel sind fünf Stellungen des Zählers angenommen, woraus
folgt, daß in diesem Fall Gruppen mit maximal vier Impulsen gesperrt werden. Die
Einstellung des Zählers bzw. seine Zählkapazität wird entsprechend der zu erwartenden
zeitlichen Streuung der Eingangsimpulse gewählt.
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Es sei noch erwähnt, daß es für die Durchführung der bilateralen Impulsreduzierung
belanglos ist, wie die einzelnen Bauelemente ausgeführt sind. Beispielsweise können
die Zeitglieder 3 und 4 entweder einfache RC-Glieder sein oder aus Univibratoren,
auch monostabile Multivibratoren genannt, bestehen. Ob
die erwähnten Konjunktionsglieder
aus aktiven oder passiven Elementen aufgebaut sind, ist für die Erfindung ebenfalls
gleichgültig. Schließlich kann der Impulszähler nach Belieben, z. B. als binärer
oder dezimaler Kaskadenzähler, als Zählring oder Zählkette aus bistabilen Elementen
oder aus polistabilen Baugruppen aufgebaut sein.