DE1167885B

DE1167885B - Device for transmitting electrical impulses

Info

Publication number: DE1167885B
Application number: DEL41195A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ludwig Abraham
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-02-09
Filing date: 1962-02-09
Publication date: 1964-04-16

Description

Einrichtung zum übertragen von elektrischen Impulsen Bei der Anwendung digitaler Steuerungenentsteht die Aufgabe, die elektrischen Ausgangsimpulse der Steuerung auf die Betätigungsglieder zu übertragen. In den meisten Fällen muß diese Übertragung außerdem potentialfrei, d. h. bei verschiedenen, voneinander unabhängigen Potentialen im Zünd- und Steuerkreis erfolgen. Besonders geeignet sind digitale Steuerungen in Starkstromkreisen mit gesteuerten Ventilen, wo an die Gitter dieser Ventile Zündimpulse verschiedener Länge in bestimmter Reihenfolge angelegt werden müssen. Es ist bekannt, daß man zu diesem Zweck vorteilhaft eine Trägerfrequenz verwenden kann.Device for transmitting electrical impulses When using digital controls, the task arises of transmitting the electrical output impulses of the control to the actuating elements. In most cases this transmission must also be floating, i.e. H. at different, independent potentials in the ignition and control circuit. Digital controls are particularly suitable in power circuits with controlled valves, where ignition pulses of different lengths must be applied in a certain order to the grids of these valves. It is known that a carrier frequency can advantageously be used for this purpose.

Die Grundelemente der digitalen Steuerung sind bekannterweise Und-Glied, Oder-Glied und Nicht-Glied sowie ihre Verknüpfungen. Diese Grundelemente werden im allgemeinen aus Ellektronenröhren oder Halbleitereleinenten aufgebaut in der Weise, daß -entweder gesteuerte Verstärker oder Kippstufen in Verbindung mit Diodengattem zur Anwendung kommen. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum übertragen von elektrischen Impulsen aus digitalen, logischen Steuerungen mittels Trägerfrequenz. Erfindungsgemäß wird die Trägerfrequenz von logischen Elementen selbst erzeugt, indem eine ungerade Anzahl negierender Glieder zu einem Ring geschaltet wird.The basic elements of digital control are known to be an AND element, Or-member and non-member and their connections. These basic elements are generally made up of electron tubes or semiconductor elements in the Way that-either controlled amplifiers or flip-flops in connection with diode gates come into use. The invention relates to a device for transmitting electrical impulses from digital, logical controls using a carrier frequency. According to the invention, the carrier frequency is generated by logic elements themselves, by connecting an odd number of negating elements to form a ring.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung stellt sich dann eine annähernd rechteckförmige, Schwingung ein. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand einer Zeichnung erläutert.In the device according to the invention, an approximate one then arises rectangular, oscillation a. An embodiment of the invention is given a drawing explained.

F i g. 1 zeigt eine selbstschwingende Anordnung, zusammengesetzt aus drei logischen Nicht-Gliedem 1, 2 und 3, die im Ring geschaltet sind. Die Pfeile geben die Wirkungsrichtung der Glieder an. Nimmt man z. B. an, daß am Ausgang 4 des Nicht-Gliedes 3 die Spannung Null vorhanden ist, dann stellt sich am Eingang 5 des Nicht-Gliedes 3 durch die Rückkopplung über die Glieder 1 und 2 ebenfalls die Spannung Null ein. Dadurch wird der Ausgang 4 auf L umgeschaltet. Sobald die Laufzeit des Impulses durch die, Nicht-Glieder 1 und 2 beendet ist, steht am Eingang 5 wieder die Spannung L an. Der Ausgang 4 schaltet wieder um auf Null usf. Es ergibt sich eine annähernd rechteckförmige Schwingung der Ausgangsspannung, wie sie in F i g. la dargestellt ist. Voraussetzung für das Schwingen ist, daß genügend verstärkende Elemente im Ring vorhanden sind. Im allgemeinen wird man mindestens, drei verstärkende Nicht-Glieder benötigen. Die in F i g. 1 gezeigte Ringschaltung ist im Sinne der Analogtechnik eine Gegenkopplung. Die Selbsterregung der Schwingung beruht auf dem bekannten Effelct, daß gegengekop,-pelte, Verstärkerschaltungen bei genügender Kreisverstärkung zum Schwingen neigen mit eineT Frequenz, die in der Nähe der oberen Grenzfrequenz des Kreises liegt. Durch eine Veränderung der Laufzeiten in den logischen Schaltelementen läßt sich eine wählbare Schwingfrequ--nz einstellen.F i g. 1 shows a self-oscillating arrangement composed of three logical non-elements 1, 2 and 3 which are connected in a ring. The arrows indicate the direction of action of the links. If you take z. If, for example, the voltage zero is present at the output 4 of the non-member 3 , then the voltage zero is also established at the input 5 of the non-member 3 due to the feedback via the members 1 and 2. This switches output 4 to L. As soon as the running time of the pulse through the non-elements 1 and 2 has ended, the voltage L is again present at input 5. The output 4 switches back to zero and so on. An approximately square-wave oscillation of the output voltage results, as shown in FIG. la is shown. The prerequisite for swinging is that there are enough reinforcing elements in the ring. In general, you will need at least three reinforcing non-limbs. The in F i g. 1 is a negative feedback in the sense of analog technology. The self-excitation of the oscillation is based on the well-known effect that counter-coupled, -pelte, amplifier circuits with sufficient loop amplification tend to oscillate with a frequency which is close to the upper limit frequency of the circuit. A selectable oscillation frequency can be set by changing the transit times in the logic switching elements.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die Erregung der Schwingung nach diesem Prinzip die logischen Elemente, selbst herangezogen werden. Es besteht also die Möglichkeit, mit in großer Stückzahl serienmäßig gefertigten und damit billigen Bausteinen sich nach dem Baukastenpänzip derartige Schwingkreise zusammenzusw11,en.The particular advantage of the invention is that for excitation of the oscillation according to this principle the logical elements are drawn upon. So there is the possibility of mass-produced in large numbers and thus cheap building blocks according to the Baukastenpänzip such oscillating circuits together.

Mit Hilfe der oben beschriebenen Ringschaltung lassen sich Schwinganordnungen aufbauen, die wählbaren logischen Bedingungen gehorchen.With the help of the ring circuit described above, oscillating arrangements can be created build up, obey the selectable logical conditions.

Eine selbstschwingende Anordnung, bei der der Schwingeinsatz durch Steuereingänge bestimmt wird, zeigt F i g. 2. Hier sind ein Und/Nicht-Glied 6 mit zwei Steuereingängen 7 und 8, ein Oder/Nicht-Glied 9 mit zwei Steuereingängen 10 und 11 und ein Nicht-Glied 12 mit dem Ausgang 13 im Ring geschaltet. Wenn an einem der beiden Steuereingänge 7 oder 8 die Spannung Null liegt, dann liegt am Ausgang stetig die Spannung L. Ein Schwingen kann nicht eintreten. Das gleiche gilt, wenn an den Eingängen 10 oder 11 die Spannung L liegt. In allen anderen Fällen erhält man am Ausgang 13 eine rwhteckförnüge Schwingung. In ähnhclw Weise läßt sich die Trägerfrequenz am Ausgang einer beliebigen logischen Verknüpfung mit I-Elfe der logischen Elemente selbst erzeugen, indem eine ungerade Anzahl negierender Glieder zu einem Ring geschaltet wird.A self-oscillating arrangement in which the oscillating insert is determined by control inputs is shown in FIG. 2. Here an AND / NOT element 6 with two control inputs 7 and 8, an OR / NOT element 9 with two control inputs 10 and 11 and a non-element 12 with output 13 are connected in the ring. If the voltage is zero at one of the two control inputs 7 or 8 , then the voltage L is always present at the output . Oscillation can not occur. The same applies if the voltage L is applied to inputs 10 or 11. In all other cases a reverse oscillation is obtained at output 13. In a similar way, the carrier frequency can be generated at the output of any logic combination with I-Elfe of the logic elements themselves by connecting an odd number of negating elements to form a ring.

Für eine potentialfreie übertragung der trägerfrequenten Impulse wird beispielsweise ein Transformator verwendet. Eine derartige Maßnahme gehört bereits dem Stand der Technik an. So zeigt z. B. eine bekanntgewordene Schaltungsanordnung für die übertragung von Impulsen hoher Impulsfrequenz zur galvanischen Trennung der Stromkreise die Zwischenschaltung eines übertragers. Letzterer besteht aus einem Transformator.For a potential-free transmission of the carrier-frequency impulses for example a transformer is used. One such measure is one already the state of the art. So shows z. B. a circuit arrangement that has become known for the transmission of pulses of high pulse frequency for galvanic isolation of the circuits the interposition of a transformer. The latter consists of one Transformer.

Die F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine selbstschwingende Anordnung mit Ausgangstransformator zur Potentialsteuerung. Die Elemente 14,15 und 16 entsprechen den Elementen 6, 9 und 12 in F i g. 2. An Stelle des Nicht-Gliedes 12 wird ein negierender übersteuerter Verstärker 16 verwendet, der die nötige Ausgangsleistung zur Verfügung stellt. Der Verstärker 16 wirkt wie ein (gestrichelt eingezeichneter) Schalter 17, der bei einem Eingangssignal Null geöffnet und bei einem Eingangssignal L geschlossen wird. An Stelle des Verstärkers 16 wird im folgenden von dem Schalter 17 gesprochen. Bei geeigaeter Ansteuerung an den Steuereingängen 28 und 29 wird der Schalter 17 infolge der oben beschriebenen Vorgänge periodisch geöffnet und geschlossen. Dadurch wird an den Transformator 18 periodisch die Spannung - U angelegt. Der Transformator 18 besteht aus einer Primärwicklung 19, einer Sekundärwicklung 20 und einer Rückführungswicklung 21. Die Spannungsimpulse werden über die Wicklung 20 und eine Diode 22 auf den potentiaffreien Ausgang 23 übertragen. Zur Strombegrenzung kann entweder im Primärkreis ein Widerstand 24 oder im Sekundärkreis ein Widerstand 25 vorgesehen werden. Wenn der Schalter 17 geschlossen ist, fließt im Primärkreis der Strom iV Dieser Strom setzt sich zusammen aus einem Anteil il , , der auf den Ausgang übertragen wird, und dem Magnetisierungsstrorn i" des Transforrnators 1, = il' + 1, Wird der Schalter 17 geöffnet, dann kann der Magnetisierungsstrom über die Diode 26 weiterfließen. Damit ein schnelles Abklingen des Magnetisieningsstronies erreicht wird, ist die Diode 26 an eine erhöhte Spannung - U, angeschaltet.The F i g. 3 shows an exemplary embodiment for a self-oscillating arrangement with an output transformer for controlling the potential. Elements 14, 15 and 16 correspond to elements 6, 9 and 12 in FIG. 2. Instead of the non-element 12, a negating overdriven amplifier 16 is used, which provides the necessary output power. The amplifier 16 acts like a switch 17 (shown in dashed lines), which is opened when the input signal is zero and is closed when the input signal L is L. Instead of the amplifier 16 , the switch 17 is used in the following. When activated at the control inputs 28 and 29 , the switch 17 is periodically opened and closed as a result of the processes described above. As a result, the voltage - U is periodically applied to the transformer 18 . The transformer 18 consists of a primary winding 19, a secondary winding 20 and a feedback winding 21. The voltage pulses are transmitted via the winding 20 and a diode 22 to the potential-free output 23. To limit the current, a resistor 24 can be provided either in the primary circuit or a resistor 25 in the secondary circuit. When the switch 17 is closed, the current iV flows in the primary circuit. This current is composed of a component i1 , which is transmitted to the output, and the magnetizing current i "of the transformer 1, = i1 ' + 1, the switch 17 open, then the magnetizing current can continue to flow through the diode 26. In order to achieve a rapid decay of the magnetizing current, the diode 26 is connected to an increased voltage - U,.

Die Spannung - Ul muß nur Leistung aufnehmen. Sie kann beispielsweise mit Hilfe einer Zenerdiode 27 hergestellt werden. Die Entmagnetisierung des Transformators 18 kann ebensogut über eine vierte Transformatorwicklung erfolgen. Wenn der Schalter 17 wieder einschaltet, bevor die Entinagnetisierung des Transformators beendet ist, bildet sich an der Wicklung 19 ein Gleichstrom, der den Transformator 18 vormagnetisierL Um dies zu verhindern, ist eine Hilfswicklung 21 aufgebracht, an welcher während der Dauer des Entmagnetisierungsvorganges eine Spannung anliegt, die so in die logischen Verknüpfungen zurückgeführt wird, daß ein Wiedereinschalten des Schalters 17 verhindert wird, solange der Entmagnetisierungsvorgang noch nicht beendet ist. F i g. 3 zeigt nur ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung. Durch geeignete Kombination von digitalen Elementen lassen sich beliebige logische Funktionen mit Trägerfrequenzen übertragen, wenn ini Ausgangskreis eine ungerade Anzahl von negierenden Gliedern zu einem Ring geschaltet wird.The voltage - Ul only has to absorb power. It can be produced with the aid of a Zener diode 27 , for example. The demagnetization of the transformer 18 can just as easily take place via a fourth transformer winding. If the switch 17 switches on again before the de-magnetization of the transformer has ended, a direct current is generated on the winding 19 , which pre-magnetizes the transformer 18 which is fed back into the logic operations in such a way that switching on the switch 17 again is prevented as long as the demagnetization process has not yet ended. F i g. 3 shows only a specific embodiment of the invention. Any logical functions with carrier frequencies can be transmitted through a suitable combination of digital elements if an uneven number of negating elements is connected to form a ring in the output circuit.

Claims

Claims: 1. Device for transmitting electrical pulses from digital, logic controls by means of a carrier frequency, characterized in that the carrier frequency is generated by logic elements themselves by connecting an odd number of negating members to form a ring.

2. Device according spoke 1, characterized in that transformers are used as transmission elements in a manner known per se. 3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that means are provided which prevent a direct current bias of the output transformer. 4. F-hirichtung according to claim 3, in Weilcher a direct current bias of the output transformer is prevented, characterized in that the voltage occurring during demagnetizing defs transformer is introduced into the ring circuit so that the voltage on the transformer can only be switched on again when the The demagnetization process is finished. Documents considered: German Auslegeschrift No. 100.6 462.