-
Aus Logikelementen aufgebaute elektrische Schaltungsanordnung zur
Wegmessung oder Positionsbestimmung Die Erfindung betrifft eine aus Logikelementen
aufgebaute elektrische Schaltungsanordnung zur Wegmessung oder Positionsbestimmung,
insbesondere in automatischen Werkzeugmaschinen, mit einem Impulsgeber, der in Abhängigkeit
von der Meßbewegung zwei Arten von Impulsen, nämlich Richtigweg- und Falschwegimpulse
erzeugt, und mit einem an den Geber angeschlossenen Impulszähler.
-
Bei der Bewegung eines mechanischen Elementes in einer gewünschten
Richtung kann es vorkommen, daß sich das Element infolge von Schwingungen od. dgl.
kurzzeitig und in geringem Maße entgegengesetzt zu der gewünschten Richtung bewegt.
Wenn von der Bewegung des Elementes zwei Arten von Impulsen abgeleitet werden, die
für die beiden einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen charakteristisch sind,
so werden außer den Impulsen, die die Bewegung des Elementes in der richtigen Bewegungsrichtung
anzeigen, gelegentlich auch einige Impulse auftreten, die für die Bewegung des Elementes
in der Gegenrichtung charakteristisch sind. Die erstgenannten Impulse werden in
Zukunft als Richtigwegimpulse und die anderen als Falschwegimpulse bezeichnet.
-
Damit bei der Wegmessung oder Positionsbestimmung keine Fehler entstehen,
muß die durch das Auftreten von Falschwegimpulsen angezeigte Rückbewegung des bewegten
Elementes berücksichtigt werden. Es ist bekannt, zu diesem Zweck Zähler zu verwenden,
die auf zwei verschiedene Impulsarten ansprechen und in Abhängigkeit von der einen
Impulsart in der einen Richtung und in Abhängigkeit von der anderen Impulsart in
der anderen Richtung zählen. Die Verwendung eines derartigen Zweirichtungszählers
in einer Schaltungsanordnung, die von bistabilen Elementen Gebrauch macht, die ein
Zählregister bilden, weist jedoch erhebliche Nachteile auf. Ein derartiger Zweirichtungszähler
erfordert eine komplizierte Schaltung für jedes einzelne der bistabilen Elemente,
die das Zählregister bilden. Weiterhin ist es im allgemeinen schwierig, die Information
serienweise in jedes Element eines bistabilen Zählers einzuführen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten
Schaltungen zu vermeiden und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die mit einem
wesentlich geringeren Aufwand die Berücksichtigung von Falschwegimpulsen ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird unter Verwendung eines einsinnig zählenden Impulszählers
nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dem einsinnig zählenden Impulszähler ein
Gatter vorgeschaltet ist, das mit einer von den Richtigweg- und den Falschwegimpulsen
gesteuerten Schaltanordnung gekoppelt ist, die bewirkt, daß das Gatter, dem nur
Richtigwegimpulse zugeführt werden, ebenso viele Richtigwegimpulse unterdrückt wie
Falschwegimpulse erzeugt werden.
-
Die Erfindung ermöglicht es also, einen nur in einer Richtung zählenden
Zähler zu verwenden, der in Form eines Zählregisters auf sehr einfache Weise verwirklichbar
ist. Die zur Unterdrückung der Falschwegimpulse benötigte Schaltanordnung erfordert
einen wesentlich geringeren Aufwand als ein Zweirichtungszähler, dessen Einsatz
nicht erforderlich ist, weil die zu berücksichtigenden Falschwegimpulse nur ausnahmsweise
und in geringer Zahl auftreten und ihre genaue Anzahl nicht von Interesse ist.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für jede der
beiden, je einer Bewegungsrichtung zugeordneten Impulsarten dem Impulszähler ein
Gatter vorgeschaltet, dem diese Impulsart als Richtigwegimpulse zugeführt wird,
und es ist die Schaltanordnung so ausgebildet, daß sie das wahlweise Einschalten
eines dieser beiden Gatter und die Behandlung der diesem Gatter zugeführten Impulsart
als Richtigwegimpulse ermöglicht.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung wird an
Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und
erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Schaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,
die zwei aufeinanderfolgende Falschwegimpulse verarbeiten kann, F i g. 2 das Schaltbild
einer weiteren Schaltungsanordnung nach der Erfindung, die Schaltelemente zur Verarbeitung
von Überlaufwegimpulsen und zur Festlegung von einer beliebigen von zwei einander
entgegengesetzten Bewegungsrichtungen als »richtige« Bewegungsrichtung aufweist,
und F i g. 3 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die sechs
aufeinanderfolgende Falschwegimpulse verarbeiten kann.
-
In F i g.1 ist ein Schaltschema einer Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Die Ausführungsform nach F i g. 1 kann zwei aufeinanderfolgende Falschwegimpulse
innerhalb einer Folge von Richtigwegimpulsen verarbeiten. Die Schaltungsanordnung
kann außerdem, nachdem eine Zeitlang Richtigwegimpulse angenommen worden sind, wieder
zwei Falschwegimpulse ohne einen Fehler in der Zählung annehmen. In F i g. 1 ist
als Block ein Zähler 10 dargestellt, bei dem es sich um einen einsinnig zählenden
Zähler handelt, der mehrere bistabile Elemente oder Flip-Flops aufweist, die miteinander
verbunden sind. Derartige Zählregister sind bekannt.
-
Ein derartiger bekannter Zähler ist so geschaltet, daß die Ausgangsklemmen
der einzelnen Flip-Flops, die das Zählregister bilden, eine für jede einzelne Zahl
der durch den Zähler 10 empfangenen Eingangsimpulse verschiedene charakteristische
Spannungskonfigurationen annehmen. Der Zähler 10 empfängt die Impulse einer Eingangsklemme
12. Da der Zähler nur einsinnig zählt, ist es notwendig, daß nur Impulse einer ersten
Art, also Richtigwegimpulse, an die Eingangsklemme 12 gelangen. Es soll jedoch
angenommen werden, daß die Impulsfolge, die gezählt werden soll, sowohl Richtigwegimpulse
Pp als auch gelegentlich Falschwegimpulse Np enthält. Weiter wird vorausgesetzt,
daß die Richtigwegimpulse Pp und die Falschwegimpulse Np an verschiedenen Ausgängen
eines Impulsgebers auftreten.
-
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden die Richtigwegimpulse
Pp dem Eingang 12 des Zählers 10 zugeführt. Immer dann, wenn solche Impulse auftreten,
ohne daß eine Korrektion infolge ; von aufgetretenen Falschwegimpulsen N, erforderlich
ist, wird die Pp Impulsfolge unmittelbar an die Eingangsklemme 12 geführt.
-
Die Schaltanordnung, die die Verarbeitung von Falschwegimpulsen ermöglicht,
wird von zwei Flip-Flops 14 und 16 gebildet.
-
Für die folgenden Ausführungen wird vorausgesetzt, daß ein Flip-Flop
zwei Eingangsklemmen und zwei Ausgangsklemmen aufweist. Die Eingangsklemmen sind
mit JQ und KQ und die Ausgangsklemmen mit Q und Q bezeichnet, und zwar ist Q die
Wahr-Ausgangsklemme und Q die Falsch-Ausgangsklemme. Es sei ferner angenommen, daß
ein Impuls, der an die Eingangsklemme JQ des Flip-Flops angelegt wird, das Flip-Flop
so stellt, daß sein Q-Ausgang eine relativ hohe Spannung und sein Q-Ausgang eine
relativ niedere Spannung aufweist. Ein an den KQ-Eingang des Flip-Flops angelegter
Impuls soll das Fhp-Flop so stellen, daß der Q-Aus gang eine relativ niedere Spannung
und der Q-Aus gang eine relativ hohe Spannung annimmt. Gleich zeitig an die Eingänge
JQ und KQ angelegte Impuls( bewirken, daß das Flip-Flop seinen Zustand ändert d.
h., wenn der Q-Ausgang hoch und der Q-Ausganl niedrig ist, schaltet bei gleichzeitig
eintreffenden Im. pulsen das Flip-Flop so um, daß der Q-Ausgan@ niedrig und der
-Q-Ausgang hoch wird. Wenn umgekehrt der Q-Ausgang niedrig und der Q-Aus. gang hoch
ist, so wird bei gleichzeitigem Auftreten von Impulsen an beiden Eingängen der Q-Ausganf
hoch und der -Q-Ausgang niedrig.
-
Wenn eine relativ hohe Spannung an dem Q-Ausgang und gleichzeitig
eine relativ niedere Spannung an dem -Q-Ausgang erscheint, so wird dies im folgenden
als der Wahr-Zustand bezeichnet. Wenn dagegen eine relativ hohe Spannung an dem
Q-Ausgang und zugleich eine relativ niedere Spannung an dem Q-Ausgang erscheint,
so wird dies im folgenden als Falsch-Zustand des Flip-Flops bezeichnet.
-
Die in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnungen weisen UND-
und ODER-Gatter auf. Derartige Gatter sind bekannt und enthalten beispielsweise
als Schaltelemente hauptsächlich Dioden.
-
Da man wünscht, daß die Richtigwegimpulse P" nur dann durch die Anordnung
hindurchgehen, wenn die Wahr-Ausgänge Q, und Q, der beiden Flip-Flops 14 und 16
beim Erscheinen eines Pp Impulses gleichzeitig hoch sind, sind die drei Signale
Pp, Q, und Q, an die Eingangsklemmen eines UND-Gatters 18 angelegt. Der Ausgang
des UND-Gatters 18 ist mit der Eingangsklemme 12 des Zählers 10 verbunden.
-
Es ist noch erforderlich, die Wirkungsweise der Flip-Flops 14 und
16 zu erläutern, die das Durchlaufen der Richtigwegimpulse Pp derart steuern, daß
dann, wenn Falschwegimpulse N, auftreten, der Durchtritt von Richtigwegimpulsen
Pp aufgehalten wird, so daß der Zähler eine geeignete Konfiguration annimmt. Es
leuchtet ein, daß bei jedem Auftreten eines Falschwegimpulses Np ein Richtigwegimpuls
Pp gesperrt werden muß, wenn der Zähler richtig zählen soll.
-
Die Flip-Flops 14 und 16 sind so miteinander verbunden, daß sie eine
Schaltanordnung bilden, die die Form eines einfachen Zählers aufweist. Es sei angenommen,
daß bei Beginn der Zählung ein sogenanntes »Stell«-Signal die Flip-Flops 14 und
16 in ihren Wahr-Zustand schaltet, bei dem also Qs und Q, hoch sind. Der erste Impuls
Pp, der empfangen wird, läuft zum Zähler und wird vom Zähler registriert. Hierauf
werden Richtigwegimpulse Pp so lange an den Zähler angelegt, wie die Ausgänge Q,
und Q, der beiden Flip-Flops 14 und 16 hoch bleiben. Solange also, bis ein Falschwegimpuls
Np empfangen wird, wird jeder Richtigwegimpuls Pp dem Zähler 10 zugeführt.
-
Sobald ein Falschwegimpuls N auftritt, werden beide Flip-Flops 14
und 16 in ihren Falsch-Zustand umgeschaltet, so daß die Ausgänge Q, und Q, hoch
werden. Der nächste Impuls Pp wird daher nicht dem Zähler 10 zugeführt, und es wird
dieser Zählerbetrag, wie erwünscht, unterdrückt. Dieser Pp Impuls stellt jedoch
die Flip-Flops 14 und 16 wieder zurück, so daß der folgende Richtigwegimpuls Pp
wieder zu dem Zähler 10 zugeführt wird. Der Falschwegimpuls N, hat daher einen Richtigwegimpuls
Pp ausgelöscht,
und da keiner der beiden Impulse den Zähler erreicht
hat, entsteht kein Fehler.
-
Wenn zwei aufeinanderfolgende Falschwegimpulse N, auftreten, so stellt
der erste Impuls die Flip-Flops 14 und 16 in ihren Falsch-Zustand, der zweite Impuls
setzt Q, hoch, wogegen der Ausgang Q, niedrig bleibt. Der nächste Richtigwegimpuls
Pp schaltet Q, niedrig und Q, hoch. Der nächstfolgende Richtigwegimpuls schaltet
Q, hoch, wogegen Q5 hoch bleibt. Es wird also keiner dieser ersten beiden Pp-Impulse
dem Zähler zugeführt. Da hierauf die beiden Flip-Flops 14 und 16 in ihrem Wahr-Zustand
sind, wird der nächste Richtigwegimpuls Pp wieder gezählt. Die zwei Falschwegimpulse
Np haben daher zwei Richtigwegimpulse Pp ausgelöscht, so daß kein Fehler in der
Zählung entsteht.
-
Die Flip-Flops 14 und 16 bilden zusammen mit den mit ihnen verbundenen
Schaltkreisen eine Schaltanordnung, die den Durchgang von Richtigwegimpulsen Pp
in der Weise verhindert, wie es zu einer genauen Zählung erforderlich ist. Die damit
verbundenen Schaltkreise sind in F i g. 1 dargestellt und enthalten ein ODER-Gatter
20, dessen erste Eingangsklemme mit der Impulsquelle für die Richtigwegimpulse Pp,
nämlich der Klemme 54 des Impulsgebers 52, verbunden ist. Eine zweite Eingangsklemme
des ODER-Gatters 20 ist mit einem Impulserzeuger verbunden, der ein Signal erzeugt,
wenn das Zählen beginnen soll. Dieses Signal wird Stellsignal genannt und wird auch
dazu verwendet, den Zähler 10 in eine gewünschte Ausgangsstellung zu setzen. Der
Ausgang des ODER-Gatters 20 ist mit dem JQS Eingang des Flip-Flops 14 verbunden.
Sein KQ,- Eingang ist mit der Klemme 56 des Impulsgebers 52 verbunden, an der die
Falschwegimpulse N" erscheinen. Das Flip-Flop 16 wird von einem ODER-Gatter 22 gesteuert,
dessen eine Eingangsklemme mit der die Pp Impulse liefernden Klemme des Impulsgebers
verbunden ist. Eine zweite Eingangsklemme dieses Gatters 22 ist mit der die NP-
Impulse liefernden Klemme des Impulsgebers und eine dritte Eingangsklemme mit der
die Stellimpulse liefernden Impulsquelle verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters
22 ist mit der JQ,- Eingangsklemme des Flip-Flops 16 verbunden. Die KQ,- Eingangsklemme
des Flip-Flops 16 ist mit dem Ausgang eines ODER-Gatters 24 verbunden, dessen einerEingangwiederum
vomImpulsgeberN"-Impulse empfängt und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang eines
UND-Gatters 26 verbunden ist. Das UND-Gatter 26 hat eine erste Eingangsklemme, die
mit der die P" Impulse liefernden Klemme des Impulsgebers verbunden ist, und eine
zweite Eingangsklemme, die mit der Falsch-Ausgangsklemme Q, des Flip-Flops 14 verbunden
ist.
-
Die folgenden Gleichungen definieren das Zählsignal, das im allgemeinen
aus einer Impulsfolge bestehen wird, die an die Eingangsklemme 12 des Zählers 10
angelegt wird. Die Gleichungen definieren auch die Eingangssignale der Flip-Flops
14 und 16. Zählen = P" - Q, - QS, JQ, = Pp -I- Stellen,
KQ, = Np, JQ, = Pp -I- Np -I- Stellen, KQ, = Np -I- Pp
- Q,. Dabei bedeutet »Zählen« eine aufeinanderfolgende Anzahl von Impulsen,
die den Eingang für den Zähler 10 bilden, JQs das Wahr-Eingangssignal für das Flip-Flop
14, KQ, das Falsch-Eingangssignal für das Flip-Flop 14, JQo das Wahr-Eingangssignal
für das Flip-Flop 16, KQ, das Falsch-Eingangssignal für das Flip-Flop 16, Pp die
Richtigwegimpulsfolge, N, die Falschwegimpulsfolge, Q_, das Wahr-Ausgangssignal
des Flip-Flops 14, @S das Falsch-Ausgangssignal des Flip-Flops 14, Q, das Wahr-Ausgangssignal
des Flip-Flops 16, @" das Falsch-Ausgangssignal des Flip-Flops 16 und »Stellen«
das Signal, das anzeigt, daß eine Zähloperation beginnen soll. Das Signal »Zählen«,
das bereits definiert wurde, kann aus den vorstehenden Gleichungen in Übereinstimmung
mit den früheren Ausführungen gedeutet werden, d. h., ein Zählimpuls wird nur dann
registriert, wenn zur Zeit des Eintreffens eines Richtigwegimpulses Pp die beiden
Flip-Flops 14 und 16 gleichzeitig hoch oder im Wahr-Zustand sind.
-
Die Erfordernisse der Steuerung sind ebenfalls berücksichtigt, denn
das Flip-Flop 14 wird bei Erscheinen eines P" Impulses hoch und bei Erscheinen eines
N,-Impulses niedrig geschaltet. Wenn ein Stellsignal angelegt wird, wird das Flip-Flop
14 ebenfalls in den hohen oder Wahr-Zustand geschaltet. Das Flip-Flop 16 wird hoch
geschaltet beim Auftreten sowohl eines Pp Impulses, N"-Impulses oder eines Stellimpulses,
und es wird niedrig geschaltet beim Auftreten eines N"-Impulses oder dem Auftreten
eines P" Impulses bei gleichzeitigem Falsch-Zustand des Flip-Flops 14, also bei
Us.
-
F i g. 2 zeigt ein Schaltschema einer Schaltung, die Falschwegimpulse
in der schon beschriebenen Weise kompensiert und weitere vorteilhafte Eigenschaften
der vorliegenden Erfindung erkennen läßt, nämlich die einfache Verarbeitung eines
Überlaufweges und die einfache Einrichtung einer Möglichkeit zur Wahl der Zählrichtung.
-
Wenn der Zähler in einem System verwendet wird, z. B. in Verbindung
mit einem Gerät zur gesteuerten mechanischen Bewegung eines Elementes, sind die
obengenannten Eigenschaften von großer Bedeutung. Wenn nämlich das sich bewegende
Element, dessen Bewegung die Pp und N.-Impulsfolgen erzeugt, nicht schnell genug
anhalten kann, wenn das Zählregister in seine Ausgangsposition zurückgezählt hat,
kann ein zusätzlicher Impuls erzeugt werden. Diese beim Überlaufen der Endstellung
stattfindende Erzeugung eines zusätzlichen Impulses zu einer Zeit, zu der der Zähler
einen solchen Impuls nicht mehr
annehmen kann, verursacht oft einen
Fehler, der in der nächstfolgenden Operation erscheint. Die Erfindung erlaubt es,
ebenso wie einen Falschwegimpuls auch einen solchen Zusatzimpuls zu speichern und
daher einen Fehler zu korrigieren.
-
Außerdem ist es oft notwendig, eine Möglichkeit vorzusehen, um eine
von zwei Bewegungsrichtungen eines mechanischen Elementes, das sich in zwei einander
entgegengesetzten Richtungen bewegen kann, als die »richtige« Richtung auszuwählen.
-
Um diese beiden erwähnten Eigenschaften zu verwirklichen, sind einige
Änderungen an der in F i g. 1 dargestellten Schaltung erforderlich. Sobald das Zählregister
in Verbindung mit der Steuerung eines beweglichen Elementes verwendet wird, kann
das Zählregister zu Beginn auf einen eine Dimension darstellenden Wert eingestellt
werden. Wenn das Element in der gewünschten Dimension sich bewegt, zählt das Zählregister
auf einen bestimmten Wert herunter, z. B. auf den Wert »Null«, bei dessen Erreichen
das Element dann angehalten werden muß.
-
Da sich die sich bewegenden Elemente im allgemeinen in jeder von zwei
entgegengesetzten Richtungen bewegen können, so ist es im allgemeinen notwendig,
daß jede Bewegungsrichtung als »Richtigweg«-Richtung bezeichnet werden kann, und
es ist auch dann erforderlich, daß ein überschreiten der Nullage ebenso wie ein
Nichterreichen der Nulllage keinen Fehler in dem System verursachen.
-
Zunächst ist es notwendig, daß ein Flip-Flop 27 hinzugefügt wird,
das die gewünschte oder »richtige« Bewegungsrichtung anzeigt. Wenn bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel der Wahr-Ausgang Qd des Flip-Flops 27 hoch ist, sind die Pp
Impulse Richtigwegimpulse, und wenn der Falsch-Ausgang Z#d hoch ist, sind die N"-Impulse
Richtigwegimpulse. Das Zählsignal muß nun für zwei Möglichkeiten vorgesehen werden.
Wenn Pd hoch ist, muß ein Zählsignal erzeugt werden, wenn beim Auftreten von Pp
Impulsen die Qö und Q, -Ausgänge der Flip-Flops 14 und 16 gleichzeitig hoch sind.
Die andere Bedingung für die Erzeugung von Zählimpulsen ist die, daß beim Auftreten
von N" Impulsen Ud hoch ist und gleichzeitig hohe Spannungen an den Ausgängen Q,
und Q, der Flip-Flops 14 und 16 erscheinen.
-
Die Steuer-Flip-Flops sind nicht »gestellt«, wenn eine neue Zahl in
das Zählregister eingeführt wird. Um ein Überschreiten zu kompensieren, ist es notwendig,
als Nullzustand für das Zählregister den Stand 00 ... 01 zu definieren. Zusätzlich
ist es notwendig, zu veranlassen, daß das Signal, das die Register auf Null zurückstellt,
zugleich das Flip-Flop 16 in den Falsch-Zustand schaltet. Bei der in F i g. 2 dargestellten
Ausführungsform ist das Signal, das das Register auf Null zurückstellt, entweder
ein Pp-oder ein N.-Impuls, je nachdem, welche Bewegungsrichtung die »richtige« ist.
Wenn also das Zählregister auf 00 ... 02 steht, ist es einer dieser Impulse, der
das Zählregister in den Null-Zustand zurückführt, also in den Zustand 00 .. . 01,
und dieses Signal muß also auch das Flip-Flop 16 in den Falsch-Zustand umschalten.
Wenn die Impulse Pp als Richtigwegimpulse gewählt sind, kann ein Zählsignal nur
dann erzeugt werden, wenn beide Flip-Flops 14 und 16 gleichzeitig im Wahr-Zustand
sind. Bei Beginn der nächsten Zähloperation wird daher der erste Pp Impuls kein
»Zähl«-Signal erzeugen, sondern er wird die Flip-Flops 14 und 16 in den Wahr-Zustand
umschalten. Daher wird also ein Zählsignal unterdrückt werden und damit fehlen.
Wie jedoch oben erwähnt, kompensiert das Zurückführen des Registers auf den Null-Zustand
00 ... 01 diesen Verlust eines Pp-Impulses.
-
Wenn jedoch, während das Zählregister zurückgestellt wird, ein zusätzlicher
Pp Impuls empfangen wird, hindert die Tatsache, daß das Zählregister den Zählimpuls
nicht annehmen kann, nicht die Flip-Flops 14 und 16, auf den zusätzlichen Pp Impuls
in den Wahr-Zustand überzugehen, und in diesem Fall wird der erste Pp Impuls gezählt.
Das überschreiten ist also durch zweimaliges Zählen des ersten Impulses Pp kompensiert.
Ein Falschwegimpuls, der während des Zurückstellens des Zählers empfangen wird,
wird ebenfalls durch die Tatsache kompensiert, daß der zusätzliche Falschwegimpuls
das Flip-Flop 14 in den Falsch-Zustand und das Flip-Flop 16 in den Wahr-Zustand
umschaltet. Der erste empfangene Pp Impuls schaltet daher das Flip-Flop 14 in den
Wahr-Zustand und das Flip-Flop 16 in den Falsch-Zustand. Der zweite Impuls Pp schaltet
das Flip-Flop 16 in den Wahr-Zustand. Da beide Flip-Flops 14 und 16 dann im Wahr-Zustand
sind, wird der dritte Pp Impuls gezählt werden. So wird also ein Pp Impuls, der
gezählt werden sollte, ignoriert, und das Nichterreichen der Nullage ist korrigiert
worden.
-
Wenn Np Impulse als Richtigwegimpulse ausgewählt worden sind, ergibt
sich der gleiche Verlauf der Operation mit der Ausnahme, daß es nun notwendig ist,
die Funktion der Ausgänge Q, und ZIs des Flip-Flops 14 umzukehren, da jeder N"-Impuls
das Flip-Flop 14 in den Falsch-Zustand versetzt anstatt in den Wahr-Zustand, wie
das der Fall ist, wenn die Pp-Impulse die Richtigwegimpulse sind. Die unten angegebenen
Gleichungen beschreiben die Operation folgendermaßen: Zählen = PP: Qd
' Q, `Q, -i- N, # Ud - Q. - -Q. "
JQS
= Pp J KQS = Np, JQo = Pp -f- Np, KQo = Pp (Z2, -f-
»00 ... 02« Qd) -I- Np (Q, -I- »00 ... 02« Qd), wobei die Symbole
die gleichen Bedeutungen haben wie in den Gleichungen, die in Verbindung mit der
Ausführungsform nach F i g. 1 angegeben wurden, und weiterhin JQd das Wahr-Eingangssignal
für das Flip-Flop 27 und KQ, das Falsch-Eingangssignal für das Flip-Flop 27 ist.
-
Die Einzelheiten der Schaltung der Ausführungsform nach F i g. 2 werden
im folgenden beschrieben. Das Zählsignal wird durch das ODER-Gatter 30 erzeugt,
dessen Ausgang mit dem Eingang des Zählers 10 verbunden ist. Dieses ODER-Gatter
hat zwei Eingangsklemmen; die eine ist mit der Ausgangsklemme eines UND-Gatters
32 und die andere mit dem Ausgang eines UND-Gatters 34 verbunden. Jedes dieser UND-Gatter
32 und 34 ist mit vier Eingangsklemmen versehen. Die Eingangsklemmen des UND-Gatters
32 sind mit dem die Richtigwegimpulse
Pp liefernden Ausgang des
Impulsgebers 52, der Wahr-Ausgangsklemme des Flip-Flops 27, der Wahr-Ausgangsklemme
des Flip-Flops 16 und der Wahr-Ausgangsklemme des Flip-Flops 14 verbunden. Die Eingangsklemmen
des UND-Gatters 34 sind mit dem die Falschwegimpulse Np liefernden Ausgang des Impulsgebers
der Falsch-Ausgangsklemme des Flip-Flops 27, der Wahr-Ausgangsklemme des Flip-Flops
16 und der Falsch-Ausgangsklemme des Flip-Flops 14 verbunden. Das Zählsignal erfüllt
also die obenerwähnten Erfordernisse und ist entsprechend der vorerwähnten logischen
Gleichungen gebildet.
-
Wie schon in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben worden ist, bilden
die Flip-Flops 14 und 16 zusammen mit den entsprechenden Stromkreisen eine Schaltanordnung,
die den Durchgang von Richtigwegimpulsen verhindert, wenn dies zur Aufrechterhaltung
der Zählgenauigkeit erforderlich ist.
-
Der Wahr-Eingangsklemme des Flip-Flops 14 werden die Richtigwegimpulse
Pp zugeführt, wogegen seiner Falsch-Eingangsklemme die Falschwegimpulse Np zugeführt
werden. Das Flip-Flop 16 ist mit der bereits oben beschriebenen Schaltung verbunden.
Diese zugehörige Schaltung enthält ein ODER-Gatter 36, dessen Ausgangsklemme mit
der Wahr-Eingangsklemme JQo des Flip-Flops 16 verbunden ist. Die eine der beiden
Eingangsklemmen dieses ODER-Gatters 36 ist mit der die Richtigwegimpulse Pp und
die zweite Eingangsklemme mit .der die Falschwegimpulse N, liefernden Klemme des
Impulsgebers verbunden. Die Ausgangsklemme eines ODER-Gatters 38 ist mit der Falsch-Eingangsklemme
KQo des Flip-Flops 16 verbunden. Die beiden Eingangsklemmen des ODER-Gatters 38
sind mit den Ausgangsklemmen von UND-Gattern 40 und 42 verbunden. Das UND-Gatter
40 hat zwei Eingangsklemmen, von denen die eine Richtigwegimpulse Pp zugeführt bekommt
und die andere mit der Ausgangsklemme eines ODER-Gatters 44 verbunden ist. Das UND-Gatter
42 hat ebenfalls zwei Eingangsklemmen. Die eine Eingangsklemme erhält Falschwegimpulse
Np, während die zweite Eingangsklemme mit der Ausgangsklemme eines ODER-Gatters
46 verbunden ist. Die eine Eingangsklemme des ODER-Gatters 44 ist mit der Falsch-Ausgangsklemme
des Flip-Flops 14 und seine zweite Eingangsklemme mit der Ausgangsklemme eines UND-Gatters
48 verbunden. Die eine Eingangsklemme des ODER-Gatters 46 ist mit der Wahr-Ausgangsklemme
des Flip-Flops 14 und seine zweite Eingangsklemme mit der Ausgangsklemme eines UND-Gatters
50 verbunden. Die erste Eingangsklemme des UND-Gatters 48 ist mit der Wahr-Ausgangsklemme
des Flip-Flops 27 und seine zweite Eingangsklemme mit dem Signal »00...02« verbunden,
dessen Erzeugung unten beschrieben wird. Die erste Eingangsklemme des UND-Gatters
50 ist mit der Falsch-Ausgangsklemme des Flip-Flops 27 und die zweite Eingangsklemme
mit dem Signal »00 ... 02« verbunden.
-
In der vorstehenden Beschreibung ist ein Impulsgeber 52 angegeben,
der zwei Ausgangsklemmen aufweist, die die Impulsfolgen Pp und N, je nach Bedarf
abgibt. Eine Ausgangsklemme 54 gibt also Richtigwegimpulse Pp und eine zweite Ausgangsklemme
56 Falschwegimpulse Np ab. Wenn also in der vorhergehenden Beschreibung erwähnt
ist, daß Impulse Pp zugeführt werden, so ist damit vorausgesetzt, daß eine elektrische
Verbindung mit der Klemme 54 besteht. Wenn Np-Impulse zugeführt werden, so ist vorausgesetzt,
daß eine elektrische Verbindung mit der Klemme 56 besteht.
-
Es ist schon erwähnt worden, daß das Flip-Flop 27 anzeigt, ob die
Pp Impulse Richtigwegimpulse oder Falschwegimpulse sind. Dieses Flip-Flop kann selbstverständlich
entweder von Hand durch Verwendung eines Schalters oder aber selbsttätig unter Verwendung
eines Steuersignals oder eines beispielsweise auf einem Magnetband oder Lochstreifen
gespeicherten Signals gesteuert werden.
-
Im folgenden wird nun die Erzeugung eines »00 ... 02«-Signals
beschrieben. Es sei angenommen, daß der Zähler 10 mehrere Flip-Flops enthält, die
in der bei Zählern bekannten Weise miteinander ver= bunden sind. Der Zähler 10 weist
auch ein UND-Gatter auf, das den »00 ... 02«-Zustand des Zählers 10 anzeigt,
wie dies in F i g: 2 dargestellt ist. Wenn man die Flip-Flops des Zählers 10 mit
Q1, Q2 - - . Qn _ 1, Qn bezeichnet, so wird das »00
... 02«-Signal mit Hilfe des UND-Gatters 58 erhalten, das so viele Eingangsklemmen
hat, wie in dem Zähler Flip-Flops enthalten sind. Dabei sind die Falsch-Ausgangsklemmen
jedes Flip-Flops ;mit je einer Eingangsklemme des UND-Gatters 58 verbunden, mit
Ausnahme des Flip-Flops Q2, das dem zweitkleinsten Zahlenwert zugeordnet ist.. Mit
der noch übrigbleibenden Eingangsklemme des -UND-Gatters 58 ist die Wahr-Ausgangsklemme
des Flip-Flops Q2 verbunden. An der Ausgangsklemme des UND-Gatters 58, die in der
oben beschriebenen Weise mit den Schaltkreisen verbunden ist, kann dann das »00
... 02«-Signal abgenommen werden.
-
In der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist
eine Schaltung dargestellt, die bis zu sechs Falschwegimpulse annimmt und kompensiert.
Zu diesem Zweck ist das Flip-Flop 16 nach F i g. 1 durch zwei Flip-Flops 60 und
62 ersetzt. Die Ausführungsform nach F i g. 3 arbeitet in ähnlicher Weise wie die
Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2, jedoch mit der Ausnahme,. daß es zur
Erzeugung eines Signals, das in dem Zähler 10 gezählt wird, erforderlich
ist, daß zugleich mit dem Auftreten eines Richtigwegimpulses P" die Ausgangsklemmen
der Flip-Flops 14; @ 60 und 62 auf hohen Spannungen liegen. Das Flip-Flop 14 arbeitet
in der gleichen Weise, wie es in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde, mit
der Ausnahme, daß dann, wenn die Falsch-Ausgangsklemme des Flip-Flops 62 auf hoher
Spannung liegt, keine Änderung des Zustandes des Flip-Flops 14 durch Falschwegimpulse
N, oder Richtigwegimpulse Pp eintritt.
-
Die Flip-Flops 60 und 62 sind so miteinander verbunden, daß sie eine
einfache binäre Zählschaltung bilden, die die Möglichkeit hat, in beiden Richtungen
zu zählen. Das Flip-Flop 60 wird in den Wahr-Zustand mit hochliegender Klemme Q,
1 geschaltet, wenn entweder ein Richtigwegimpuls Pp oder ein Falschwegimpuls
Np erscheint und er vorher im Falsch-Zustand war.
-
Das Flip-Flop 60 schaltet in einen Falsch-Zustand um, wenn es zuvor
im Wahr-Zustand war und zu einer Zeit, zu der das Flip-Flop 14 oder das Flip-Flop
62 im Falsch-Zustand ist, entweder einen 1V" -Impuls oder einen Pp Impuls empfängt.
Das Flip-Flop 62 wird in den Wahr-Zustand geschaltet, wenn es zuvor im Falsch-Zustand
war und entweder ein positiver Impuls zu seiner Wahr-Eingangsklemme
geleitet
wird, wenn gleichzeitig die Zustände Q, und Q, 1 vorhanden sind, oder wenn
ein Falschwegimpuls N, empfangen wird, wenn die e" und Q, 1
vorhanden sind.
Das Flip-Flop 62 wird in den Falsch-Zustand Q50 2 geschaltet, wenn es im Wahr-Zustand
ist und entweder einen Richtigwegimpuls bei gleichzeitigem Auftreten der Zustände
Q8 und Jlo i
empfängt oder aber einen Falschwegimpuls N, bei gleichzeitigem
Auftreten der Zustände Q6 und LYo i erhält.
-
Das Auftreten des Ausdruckes Q0 2 in der logischen Schaltung rührt
daher, daß der durch die Flip-Flops 14, 60 und 62 gebildete Zähler
etwas von dem üblichen Aufbau abweicht und nicht in der üblichen binären Weise arbeitet.
Das Ausgangssignal des Flip-Flops 14 kann nämlich als Vorzeichensignal betrachtet
werden, und es bedeutet der Wahr-Zustand QS ein Plus-Zeichen und der Falsch-Zustand
US. ein Minus-Zeichen.
-
Diese Betriebsweise, die sich bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ergibt, wurde gewählt, weil sie für ein System zur Steuerung eines
beweglichen Gliedes besonders gut geeignet ist. Der durch die Flip-Flops
14, 60 und 62 gebildete Zähler könnte jedoch gleich gut so ausgeführt
sein, daß er in der üblichen binären Weise arbeitet. Da jedoch eine etwas speziellere
Operation erwünscht ist, war es notwendig, einige besondere Schaltungsterme in der
Ausführungsform nach F i g. 3 zu verwirklichen. Falls das Verständnis der Natur
und der Verwendung derartiger Schaltungsterme schwierig sein sollte, wird die Zuhilfenahme
einer üblichen Funktionstabelle empfohlen, wie sie allgemein für die Erläuterung
der Operation von Vorrichtungen und Schaltungen verwendet wird, die bei binären
Rechenoperationen benutzt werden. Folgende Gleichungen beschreiben die Ausführungsform
nach Fig. 3.
-
Zähler = Pp - Q5 - Qoi - Q'21 JQS = Pp'
U02, KQs = Np - -Q"21 JQoi = Pp + Np, KQa1 - Pp
- (Q. + _Q02) + 7N@p, JQ02 Pp QI Q01 + Np
- S@s - Q01
KQo2 = Pp'7C32oi +Np-Qs-2nie wobei die Definitionen die
gleichen sind wie die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Ausführungsform nach
F i g. 1 und 2 gegebenen Definitionen JQ01 das Wahr-Eingangssignal für das Flip-Flop
60,
KQ01 das Falsch-Eingangssignal für das Flip-Flop 60, JQ02 das Wahr-Eingangssignal
für das Flip-Flop 62 und KQ02 das Falsch-Eingangssignal für das Flip-Flop 62 ist.
Die Einzelheiten des Aufbaues der Ausführungsform nach F i g. 3 werden im folgenden
beschrieben.
-
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist die Ausgangsklemme des UND-Gatters
64 mit der Eingangsklemme des Zählers 10 verbunden. Das UND-Gatter
64 weist vier Eingangsklemmen auf, von denen je eine mit der Klemme des Impulsgebers
für die Richtigwegimpulse Pp, der Wahr Ausgangsklemme des Flip-Flops 14,
der Wahr-Ausgangsklemme des Flip-Flops 60 und der Wahr-Ausgangsklemme des
Flip-Flops 62 verbunden ist. Das Ausgangssignal des UND-Gatters
64 bildet das Zählsignal für den Zähler 10.
-
Die Wahr-Eingangsklemme des Flip-Flops 14 ist mit der Ausgangsklemme
eines UND-Gatters 66 verbunden. Die eine Eingangsklemme des UND-Gatters 66 ist mit
der die Richtigwegimpulse Pp abgebenden Klemme des Impulsgebers und die andere Eingangsklemme
mit der Falsch-Ausgangsklemme 'Q02 des Flip-Flops 62 verbunden. Die Falsch-Eingangsklemme
des Flip-Flops 14 ist mit der Ausgangsklemme eines UND-Gatters
68 verbunden. Die eine Eingangsklemme des UND-Gatters 68 ist mit der
Falschwegklemme des Impulsgebers und seine zweite Eingangsklemme mit der Falsch-Ausgangsklemme
des Flip-Flops 62 verbunden.
-
Die Wahr-Eingangsklemme des Flip-Flops 60 ist mit dem Ausgang
eines ODER-Gatters 70 verbunden, von dessen Eingangsklemmen die eine mit
der die Richtigwegimpulse Pp und die andere mit der die Falschwegimpulse Np abgebenden
Klemme des Impulsgebers verbunden ist. Die Falsch-Eingangsklemme des Flip-Flops
60 ist mit der Ausgangsklemme eines ODER-Gatters 72 verbunden, das drei Eingangsklemmen
aufweist. Die erste Eingangsklemme dieses ODER Gatters 72 ist mit der Ausgangsklemme
eines UND-Gatters 74 verbunden. Das UND-Gatter 74 hat zwei Eingangsklemmen,
die mit der Klemme für die Richtigwegimpulse Pp des Impulsgebers bzw. mit der Falsch-Ausgangsklemme
des Flip-Flops 14 verbunden sind. Die zweite Eingangsklemme des UND-Gatters
72 ist mit der Ausgangsklemme eines UND-Gatters 76 verbunden, das zwei Eingangsklemmen
aufweist, die mit der Klemme des Impulsgebers für die Richtigwegimpulse Pp bzw.
der Falsch-Ausgangsklemme des Flip-Flops 62 verbunden sind. Die dritte Eingangsklemme
des ODER-Gatters 72 ist mit der Klemme des Impulsgebers für die Falschwegimpulse
Np verbunden.
-
Die Wahr-Eingangsklemme des Flip-Flops 62 ist reit der Ausgangsklemme
eines ODER-Gatters 78 verbunden, dessen Eingangsklemmen je mit einem UND-Gatter
80 bzw. 82 verbunden sind. Das UND-Gatter 80 hat drei Eingangsklemmen,
von denen je eine mit der Klemme des Impulsgebers der Richtigwegimpulse Pp, der
Wahr-Ausgangsklemme des Flip-Flops 14 und der Wahr-Ausgangsklemme des Flip-Flops
60 verbunden ist. Das UND-Gatter 80 hat drei Eingangsklemmen, von
denen eine mit der Klemme für die Falschwegimpulse N", der Falsch-Ausgangsklemme
des Flip-Flops 14 und der Wahr-Ausgangsklemme des Flip-Flops 60 verbunden
sind. Die Falsch-Eingangsklemme des Flip-Flops 62 ist mit der Ausgangsklemme eines
ODER-Gatters 84 verbunden, das zwei Eingangsklemmen aufweist, die je mit der Ausgangsklemme
eines UND-Gatters 86 bzw. 88 verbunden sind. Das UND-Gatter 86 hat drei Eingangsklemmen,
die mit der Klemme des Impulsgebers für die Richtigwegimpulse Pp, der Falsch-Ausgangsklemme
des Flip-Flops 14 bzw. der Falsch-Ausgangsklemme des Flip-Flops 60 verbunden
sind. Das UND-Gatter 88 hat drei Eingangsklemmen, von denen je eine mit der die
Falschwegimpulse Np liefernden
Klemme, der Wahr-Ausgangsklemme des
Flip-Flops 14 und der Falsch-Ausgangsklemme des Flip-Flops 60 verbunden
ist.
-
In der oben beschriebenen Schaltungsanordnung hat der Impulsgeber
52 zwei Ausgangsklemmen, die die Impulse Pp und Np liefern. Eine Ausgangsklemme
54 liefert daher die Richtigwegimpulse Pp und eine zweite Ausgangsklemme 56 die
Falschwegimpulse Np. Wen also in der vorhergehenden Beschreibung erwähnt ist, daß
Impulse Pp zugeführt werden, wird vorausgesetzt, daß eine elektrische Verbindung
zu der Klemme 54 besteht. Wenn erwähnt ist, daß Impulse N" zugeführt werden, wird
vorausgesetzt, daß eine elektrische Verbindung mit der Klemme 56 besteht.