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Elektronische Zählschaltung mit Magnetkernen und Transistoren Die
Erfindung betrifft eine elektronische Zählschaltung, insbesondere für die Verwendung
in elektronischen Rechen- oder Steueranlagen, die mit Magnetkernen mit annähernd
rechteckiger Hysteresiskurve und Transistoren arbeiten.
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Derartige Zählschaltungen müssen an die Gegebenheiten der in solchen
Anlagen verwendeten Schaltkreise optimal angepaßt sein. Daraus ergeben sich folgende
Bedingungen: 1. Die zu zählenden Signale sind Impulse, die durch das Umschalten
eines Magnetkerns entstehen und in der Lage sind, einen angeschalteten Transistor
in bekannter Weise aus dem Ruhezustand, in dem nur ein geringer Kollektorreststrom
fließt, in den Arbeitszustand, in dem ein großer Kollektorstrom fließt, umzuschalten.
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2. Die Ausgangssignale der Zähleinheit müssen die gleichen Eigenschaften
besitzen wie die Eingangssignale und dürfen gegen diese nur eine bestimmte, nach
oben hin genau begrenzte zeitliche Verzögerung aufweisen.
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Es sind zwar bereits Zählschaltungen bekannt, welche diese Bedingungen
erfüllen, sie erfordern jedoch einen verhältnismäßig hohen Aufwand an Bauelementen.
Es ist eine als bistabile Kippschaltung arbeitende elektronische Zählschaltung bekannt,
bei der das bistabile Element aus zwei Magnetkernen und einem Transistor sowie zwei
Widerständen besteht. Diese bekannte Anordnung erfordert jedoch zur Gewährleistung
einer sicheren Funktion genau gleiche, also paarweise ausgesuchte Magnetkerne, weil
andernfalls die Kompensation des Ausgangssignals beim ersten Eingangsimpuls nicht
mit Sicherheit zu erreichen ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zählschaltung für elektronische
Rechen- oder Steueranlagen zu schaffen, bei der an die Toleranzen der darin verwendeten
Schaltelemente nur geringe Anforderungen gestellt werden, so daß die Auswahl der
verwendeten Magnetkerne und Transistoren unkritisch ist. Ferner soll die Möglichkeit
gegeben sein, aus dieser Schaltung beliebige Zähler für derartige Anlagen zusammenzustellen.
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In einer elektronischen Zählschaltung, bei der zwei Transistoren und
zwei Magnetkerne mit annähernd rechteckiger Hysteresiskurve so geschaltet sind,
daß beim Aufsteuern des ersten Transistors durch einen Eingangsimpuls sein Kollektorstrom
eine Wicklung des ersten Kerns in »L«-Richtung und eine Wicklung des zweiten Kerns
in »0«Richtung durchfließt, wobei der erste Kern in den »L«-Zustand gesetzt wird
und der zweite Kern im »0«-Zustand verbleibt und bei der der erste Kern durch einen
über eine weitere Wicklung zugeführten Taktimpuls in den »0«-Zustand gelesen wird,
wobei an einer dritten Wicklung ein Ausgangssignal erzeugt wird, das den zum Beschreiben
des zweiten Kerns dienenden zweiten Transistor aufsteuert, wird diese Aufgabe dadurch
gelöst, daß gemäß der Erfindung der durch einen Eingangsimpuls erzeugte Kollektorstrom
des ersten Transistors den zweiten Kern liest, wenn dieser sich vorher im »L«-Zustand
befand, wobei der an seiner Ausgangswicklung auftretende Impuls einen weiteren Transistor
ansteuert, dessen Kollektorstrom eine weitere Wicklung des ersten Kerns durchfließt,
so daß das Setzen des ersten Kerns in den »L«-Zustand verhindert wird.
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Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Kollektorstrom des weiteren Transistors
außerdem eine weitere Wicklung des zweiten Kerns durchfließt, so daß zusätzlich
der Lesevorgang des zweiten Kerns beschleunigt wird.
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Zweckmäßig werden für das Beschreiben des ersten Kerns und das Lesen
des zweiten Kerns zwei getrennte Transistoren vorgesehen, die von verschiedenen,
gleichzeitig eintreffenden Eingangssignalen angesteuert werden.
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Das Ausgangssignal des ersten Kerns kann auch im Bedarfsfall zur Voreinstellung
weiterer, in Kette geschalteter Zähleinheiten dienen. In diesem Fall ist es vorteilhaft,
zur Voreinstellung der Zähleinheit einen weiteren Transistor vorzusehen, dessen
Kollektorstrom über dieselbe Wicklung des zweiten Kerns geleitet wird wie der zum
Beschreiben des zweiten Kerns benötigte Strom.
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Bei der Zählschaltung gemäß der Erfindung ist das Ausgangssignal des
Zählers gegenüber dem Eingangssignal um eine sehr kleine Zeit verzögert, die
gegenüber
der Schaltzeit der verwendeten Kerne vernächlässigbar ist. Es ergibt sich ferner
der Vorteil, daß an die verwendeten Schaltkerne gegenüber den bekanntgewordenen
Zählschaltungen mit Magnetkernen nur geringe Anforderungen hinsichtlich der Toleranzen
ihrer Daten und der Rechteckigkeit ihrer Hysteresisschleife gestellt zu werden brauchen.
Auch die Toleranzen der verwendeten Transistoren können verhältnismäßig groß sein,
da durch geeignete Bemessung der Windungszahlen der Kerne die erforderlichen Schaltzeiten
weitgehend beeinflußt werden können.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zählschaltung besteht darin,
daß aus den Zähleinheiten gemäß der Erfindung durch Kettenschaltung und Rückführungen
Zähler mit beliebig hohem Zählvolumen aufgebaut werden können, deren Eigenschaften
nur unwesentlich schlechter sind als die dereinzelnen Zähleinheit.
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Nähere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Zählschalturig sind an Hand
der Figuren erläutert, von denen F i g..1 eine gemäß der Erfindung ausgeführte Zählschaltung
und F i g. 2 einen aus mehreren derartigen Zähleinheiten aufgebauten Dezimalzähler
zeigt.
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Bei der Schaltung nach F i g. 1 werden die zu zählenden Impulse einer
Eingangsklemme 1 zugeführt. Dadurch wird ein Transistor 2 aufgesteuert, und es kommt
ein Stromfluß vom Massepunkt über den Transistor 2, einen Widerstand 3, Wicklung
4 eines Magnetkerns 5, Wicklung 6 eines zweiten Magnetkerns 7 nach dem negativen
Pol 8 einer Spannungsquelle zustande. Die Kerne 5 und 7 befanden sich vorher beide
im »0«-Zustand. Durch den ersten Eingangsimpuls wird Kern 5 in den »L«-Zustand gesetzt,
während Kern 7 im »0«-Zustand verbleibt.
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Nach dem Eingangsimpuls liest ein Taktimpuls, der an einer Wicklung
9 des Kerns 5 zugeführt wird, diesen auf »0«. Dadurch erscheint an einer Wicklung
10 ein Ausgangsimpuls, der einen zweiten Transistor 11 aufsteuert und einen
Stromfluß über einen Widerstand 12 und eine Wicklung 13 des Kerns 7 zum negativen
Pol 8 der Spannungsquelle bewirkt, so daß der Kern 7 in den »L«-Zustand gesetzt
wird. Kern 5 befindet sich dagegen jetzt im »0«-Zustand. Ein weiterer Impuls am
Eingang 1 bringt wiederum einen Stromfluß über Transistor 2, Widerstand 3, Wicklung
4 an Kern 5, Wicklung 6 an Kern 7 zum negativen Pol 8 der Spannungsquelle zustande,
wodurch aber jetzt der im »L«-Zustand befindliche Kern 7 nach- »0« gelesen wird,
so daß-ein Ausgangssignal an einer Wicklung 14 auftritt. Dieses kann an einer Klemme
15 abgenommen werden und erscheint zu jedem - zweiten Eingangsimpuls. Gleichzeitig
steuert das Ausgangssignal einen weiteren Transistor 16 leitend, so daß über einen
Widerstand 17 und eine Wicklung 18 des Kerns 5 und eine Wicklung 6 des Kerns 7 ein
Strom in der Richtung fließt, daß das Setzen des Kernes 5 durch den in der Wicklung
fließenden Strom verhindert wird. Nach dem zweiten Eingangsimpuls befinden sich
also beide Kerne wieder im »0«-Zustand. Der über die Wicklung 18 fließende Strom
wird gleichzeitig über die Wicklung 6 von Kern 7 geführt, um den Lesestrom für diesen
Kern zu vergrößern und ein sicheres Lesen zu gewährleisten. Diese Maßnahme ist für
die Funktion des Zählers nicht unbedingt erforderlich, d. h., der Strom kann auch
über den Transistor 16, den Widerstand 17 und die Wicklung 18 von Kern 5 direkt
zum negativen Pol 8 der Spannungsquelle geführt werden.
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In manchen Fällen ist es zweckmäßig, das Beschreiben des Kernes 5
über Wicklung 4 und das Lesen des Kernes 7 über Wicklung 6 mit zwei getrennten Transistoren
2 und 2 a durchzuführen, die von zwei verschiedenen gleichzeitig eintreffenden Eingangssignalen
1 und la angesteuert werden. In diesem Fall wird die Verbindung 22-23 aufgetrennt,
Punkt 22 an die Betriebsspannung 8 gelegt und der zusätzliche Transistor 2a über
einen zusätzlichen Widerstand 3 a an Punkt 23 gelegt.
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Die Schaltung enthält weiterhin eine Ausgangs= klemme 19, über die
das mittels eines Taktimpulses von Kern 5 gelesene Signal abgenommen werden kann,
und eine Eingangsklemme 20, über die ein Transistor 21 aufgesteuert werden kann.
Damit ist über den Transistor 21, Widerstand 12 und die Wicklung 13 an Kern 7 eine
Voreinstellung der Zähleinheit möglich, die z. B. für den Aufbau dekadischer Zähler
erforderlich ist.
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F i g. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel einen aus erfindungsgemäß aufgebauten
Zähleinheiten zusammengestellten Dezimalzähler. Dieser besteht aus vier ZähleinheitenZl,
Z2, Z3 und Z4, deren jede der Schaltung nach F i g. 1 entspricht.
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Ein an Klemme 15 nach dem zweiten Eingangsimpuls an Klemme l
auftretender Impuls wird zur Steuerung des Einganges 101 der Zähleinheit Z2 benutzt,
so daß nach insgesamt vier Eingangsimpulsen an Klemme 1 ein Ausgangsimpuls an Klemme
115 entsteht usw. Nach dem achten Eingangsimpuls an Klemme 1 wird Kern 305 der Zähleinheit
Z 4 gesetzt. Sein Ausgangssignal an Wicklung 310 setzt nun sowohl Kern 307 der Zähleinheit
Z 4, als auch die Kerne 107 und 207 der Zähleinheiten Z2 und Z3 über die Rückführungsleitungen
30 und 31. Dadurch befinden sich nach dem achten Eingangsimpuls die Kerne 7 der
Zähleinheiten Z2, Z3 und Z4 im »L«-Zustand, was der dualen Zahl 14 (OLLL) entspricht.
Der neunte Eingangsimpuls setzt den Kern 7 der Zähleins heit Z1 auf »L«, so daß
mit dem zehnten Impuls alle Einheiten gelesen werden und ein Ausgangssignal an Klemme
315 erscheint. Selbstverständlich ist es möglich, durch andere Anordnung der Rückführungsleitungen
jedes beliebige Untersetzungsverhältnis zu realisieren. Mit vier Zähleinheiten ist
dabei z. B. maximal ein Verhältnis von 1: 16, mit drei Einheiten ein solches von
1: 8 erreichbar.