DE1279085B - Schaltungsanordnung zur Dekodierung von Informationszeichen mit Hilfe einer Magnetkernlogik - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H 03 k

Deutsche KL: 21 al - 36/20

Nummer: 1279 085

Aktenzeichen: P 12 79 085.1-31 (A 50944)

Anmeldetag: 2. Dezember 1965

Auslegetag: 3. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Dekodierung binär verschlüsselter Informations- ■ zeichen, insbesondere von Fernschreibzeichen, bestehend aus η Bits. Die Bits der einzelnen Zeichen können sowohl gleichzeitig als auch zeitlich nacheinander eingegeben werden. Die Dekodierung wird mit Hilfe von .Magnetkernen mit quasi rechteckförmiger Hysteresisschleife, die mittels mehrerer Wicklungen zu einer Ausgabelogik verschaltet sind, ausgeführt.

Es sind zwar auch elektromechanische oder als Diodenmatrix aufgebaute Dekodierer oder Zuordner bekannt, die Erfindung bezieht sich aber speziell auf Magnetkern-Zuordner. Diese werden den bekannten Schaltungen vorgezogen, wenn eine sehr hohe Betriebssicherheit verlangt wird.

Die bekannten Magnetkern-Zuordner — wie sie τ. B. in dem »Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung« von K. Stiinbuch, 1962, auf Seite 502 und in der F i g. 1 der Zeichnung gezeigt sind — haben den Nachteil, daß zur Entschlüsselung von m binär dargestellten Zeichen, bestehend aus η Bits, auch m verschiedenartig gefädelte Signalschleifen einzeln durch bis zu η Magnetkerne oder auch η Magnetkernpaare gefädelt werden müssen. Da dies überwiegend von Hand geschieht und bekanntlich sehr große Fingerfertigkeit erfordert, ist der Arbeitszeitaufwand erheblich.

Ferner wird bei den bekrrnten Magnetkern-Zuordnern die Unterscheidung ?'vk ;hen einem auszuwertenden und einem nicht auszuwertenden Zeichen häufig durch eine Schwelle am Eingang einer nachgeschalteten Auswertstufe erreicht. Dabei wirken sich Toleranzen der Magnetkerne, die entsprechend auch bei ihren Teilsignalen auftreten, störend aus.

Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile bei einer Schaltungsanordnung zur Dekodierung von binär verschlüsselten Informationszeichen, vorzugsweise Fernschreibzeichen, mit Hilfe einer Magnetkernlogik, bei der den η Bits eines Zeichens η Magnetkernpaare zugeordnet sind, und zwar dem regulären und dem negierten Signal aller Bits eines Zeichens je ein Kern, die durch Signalschleifen so miteinander verschaltet sind, daß beim Abfragen der Kerne über eine Abfragewicklung nur an dem Ausgang derjenigen Signalschleife ein Nutzsignal ansteht, deren zugeordnetes Zeichen in den Kernen gespeichert wurde, dadurch beseitigt, daß die Teilsignale von dem ersten Kernpaar oder von (1 + i) Kernpaaren [(I + 1) < «] getrennt von denen der [« — (1 + O] übrigen Kernpaare durch Signalschleifen logisch verknüpft sind, derart, daß durch die [n - (1 + i)] Schaltungsanordnung zur Dekodierung von
Informationszeichen mit Hilfe einer
Magnetkernlogik

Anmelder:

Wolfgang Assmann G. m. b. H.,

6380 Bad Homburg, Industriestr. 5

Als Erfinder benannt:

Theodor Nocken, 6000 Frankfurt;

Herbert Ritzenthaler, 6380 Bad Homburg

Kernpaare und die i Kernpaare mehrere Signalschleifen parallel (d.h., bei der Herstellung gleichzeitig) einbezogen sind, und zwar gleichsinnig für alle Kerne, denen ein reguläres Signal zugeordnet ist, und gegensinnig für alle Kerne, denen ein negiertes Signal zugeordnet ist, daß ferner die Signalschleifen des ersten Kernpaares über eine Kompensationsschleife der [n — (1 + I)] Kernpaare und i Kernpaare mit dem Bezugspotential Null verbunden sind, derart, daß die Summe aller von den [w — (i + I)] Kernpaaren und i Kernpaaren erzeugten Teilsignale gleich Null ist, daß die Nutzsignale nur von dem ersten Kernpaar geliefert werden und daß die Windungszahlen der Signalschleifen des ersten Kernpaares doppelt so groß bemessen sind wie die aller übrigen Signalschleifen.

Durch diese Art der Verschaltung der Magnetkerne wird der Fädelaufwand auf ein Minimum herabgesetzt, während gleichzeitig die Toleranz der Teilsignale, die durch die Magnetkerne bedingt sind, kompensiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß alle Nutzngnale annähernd konstante Amplituden gleicher Polarität haben und daß nur zwischen Signalen positiver und negativer Amplitude oder der Amplitude Null zu unterscheiden ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich also gegenüber den bekannten Anordnungen durch geringen Arbeitsaufwand und hohe Zuverlässigkeit aus.

Die Erfindung wird nun auch an Hand der Abbildungen ausführlich beschrieben. In

Fig. 1 ist ein bekannter Magnetkern-Zuordner schematisch abgebildet; in

809 619 515

F i g. 2 ist ein erfindungsgemäßer Magnetkern-Zuordner fur einen fünfstelligen Binärkode für vier bestimmte Fernschreibkombinationen und in

F i g. 3 für vier weitere Fernschreibkombinationen schematisch dargestellt.

Zur Vereinfachung der Darstellung der Magnetkerne und ihrer Wicklungen wird hier die Spiegelsymbolik nach R. P. Mayer angewendet (s. das oben zitierte Buch, S. 482 und den ersten Literaturhinweis [1] auf S. 509). Die Magnetkerne werden , dabei durch dicke senkrechte Striche und ihre Wicklungen durch waagerechte dargestellt. Die in ihren Kreuzungspunkten unter 45° angebrachten Striche t geben den Wickelsinn an. Die Stromrichtungen in den Wicklungen sind durch Pfeilspitzen gekennzeichnet..

In F i g. 1 ist ein bekannter Magnetkern-Zuordner schematisch dargestellt, bei dem den regulären Signalen ■ X₁... X₁₁ äerrißits eines Zeichens und deren Negationen X₁... X_n je ein Kern K₁... K_n bzw. K₁... K_n zugeordnet_ist. Das heißt, jedem Signalpaar X₁, X₁... X_n, X_n der η Bits eines Zeichens, oder verkürzt gesagt, jedem Bit ist ein Kernpaar K₁, K₁... K_n, K_n zugeordnet. Es sind zwar auch Magnetkern-Zuordner bekannt, die nur die regulären oder wahren Signale X₁... X_n der Bits eines Zeichens dekodieren. Dann sind nur η Kerne erforderlich. Zur Erhöhung der Sicherheit pflegt man aber auch, wiejn demdargestellten Beispiel, die negierten Signale X₁ ... X_n zu dekodieren. Die Signale X₁ ... X_n der η Bits magnetisieren oder »setzen« dabei^die η Kernpaare über Setzwicklungen SW₁... SW_n entsprechend der Bitkombination des gerade zur Dekodierung an diesen anstehenden Zeichens.

Entsprechend den zu dekodierenden Zeichen sind nacheinander m Signalschleifen SS₁... SS_n, nur durch ganz bestimmte Kerne geführt, und zwar dort, wo in Fi g. 1 ein schräger Strich gezeichnet ist. Dadurch wird jede Signalschleife einem bestimmten Zeichen zugeordnet. Alle Signalschleifen sind einseitig miteinander und über einen Schalter Z mit dem Bezugspotential Null verbunden. Der Schalter Z ist nur geschlossen, wenn die Kerne abgefragt werden.

Die beim Abfragen der Magnetkerne mit Hilfe einer gleichsinnig durch alle Kerne geführten Abfragewicklung AW von den gesetzten Kernen abgegebenen Teilsignale sind durch die Signalschleifen SS₁... SS_n so verknüpft, daß nur am Ausgang A₁ ... A_m derjenigen Signalschleife ein Nutzsignal ansteht, die dem gesetzten Zeichen zugeordnet ist.

Als Beispiel für die Wirkungsweise dieses Magnetkern-Zuordners sei die Dekodierung des binären Zeichens LLOO beschrieben. _Hier_wäre also η = 4, X₁ = X₂ = X₃ = X₄ - LundXx = X₂ = X₃ = X₄ = 0.

Durch_dieses_Zeichen LLOO werden die Kerne If₁, K₂, K₃ und K₄. gesetzt, dagegen alle übrigen nicht. Wird jetzt ein Strom durch die Abfragewicklung AW geschickt, dann ändern diese gesetzten Kerne gleichzeitig ihren Magnetisierungszustand und induzieren in den durch diese geführten Signalschleifen jeweils einen Spannungsimpuls. Da der Wickelsinn in allen Kernen derselbe ist, addieren sich alle Impulse in einer Schleife. Ordnet man jedem Impuls den Betrag E zu, dann werden in der Signalschleife SS₁ insgesamt 4 E, dagegen in der Signalschleife SS₂ 0 E und in der Signalschleife SS_n nur 3 E induziert. Das heißt, in allen Schleifen, die dem gesetzten Zeichen nicht zugeordnet sind, werden insgesamt weniger Impulse als in der dem gesetzten Zeichen zugeordneten induziert. Durch eine entsprechend - in diesem Beispiel auf AE- eingestellte Schwelle an jedem Ausgang A₁... A_m der Signalschleifen bzw. am Eingang von nachgeschalteten Auswertstufen, die hier nicht gezeigt sind, wird dann festgestellt, welcher Signalschleife das gerade gesetzte Zeichen zugeordnet ist. Diese bekannte Schaltungsanordnung hat nun aber den Nachteil, daß zur Unterscheidung von m Zeichen auch m verschiedenartig gefädelte Signalschleifen SS₁... SS_m notwendig sind. Der Fädelaufwand ist dadurch sehr groß, und die Toleranzen der Magnetkerne, die entsprechend in den Teilsignalen E auftreten, summieren sich durch die Addition der Teilsignale in den Signalschleifen.

In F i g. 2 ist ein erfindungsgemäßer Magnetkern-Zuordner zur Erläuterung der Erfindung nur für fünfstellige Binärkodes dargestellt, z. B. für den bekannten fünfstelligen Fernschreibkode. Dieser Zuordner kann aber auf beliebig viele Stellen, allgemein auf η Stellen oder Bits pro Zeichen erweitert oder ' auf weniger als fünf Stellen beschränkt werden. Auch hier sind wieder, wie bei dem bekannten Magnetkern-Zuordner _der Fi g.J_ jeder Binärstelle bzw. jedem Bit X₁, X₁... X_n, X_n zwei Magnetkerne K₁, K₁... K_n, K_n _ zugeordnet. Jedem regulären und negierten SignaJLXi ... X_n ist wieder eine Setzwicklung SW₁ ... SFP_n zugeordnet und eine Abfragewicklunj^yl W wieder gleichsinnig durch alle Kerne K₁... K_n geschleift.

Erfindungsgemäß sind dagegen mehrere Gruppen von Signalschleifen - bei einem fünfstelligen Binärkode sind es acht Gruppen mit je vier Signalschleifen, von denen hier zur Vereinfachung der Darstellung nur eine Gruppe, bestehend aus den Signalschleifen SS₃₂, SS₅, SS₂₉ und SS₂₂ dargestellt ist - gleichsinnig durch alle den regulären Signalen zugeordneten Kerne K₂ ... K_n und gegensinnig durch alle_den negierten Signalen zugeordneten Kerne K₂ ... K_n gezogen, und zwar alle Signalschleifen einer Gruppe gleichzeitig in einem Arbeitsgang.

Dabei wird i < η gewählt; im speziellen Fall eines

fünfstelligen Binärkodes ist i = 0 und « = 5. Dies wird weiter unten noch näher erläutert. Zweckmäßigerweise ist für jede Leitung eine andere Farbe

gewählt.

Durch das erste Kernpaar K₁, K₁ werden getrennt^ von den n — l übrigen Kernpaaren K₂, K₂... K_n, K_n eigene Signalschleifen SS_a und SS_b gezogen. Alle Signalschleifen werden zum Schluß entsprechend dem gewünschten Binärkode miteinander verbunden. In dem dargestellten Beispiel für einen fünfstelligen Binärkode sind also beispielsweise die den Fernschreibkombinationen Nr₃₂, Nr₂₉, Nr₂₂ und JVr₅ zugeordneten Signalschleifen S₃₂, S₂₉, S₂₂ und S₅ an ihren Enden 13 ... 16 durch Leitungen 11 und 12 miteinander verbunden. Ferner ist das Ende 13 mit der Signalschleife SS_b und das Ende 15 mit der Signalschleife SS_a verbunden. Schließlich sind die 6o^ Enden der Signalschleifen SS_a und SS_b miteinander ' und über eine Kompensationsschleife A'_s, die gleichsinnig durch alle π — 1 Kernpaare geschleift ist, und über einen Schalter Z mit dem Bezugspotential Null verbunden. Durch diese " i^hing der Signalschleifen und ihre Zusammen^ . utung mit der durch die Kernpaare K₂, Ji₂... K_n, K_n führenden Kompensationsschleife K₅ wird erreicht, daß die auszuwertenden Nutzsignale gleicher Amplitude und Polarität

sind und daß die nicht auszuwertenden Signale die Amplitude Null oder entgegengerichtete Polarität haben. Toleranzen der Teilsignale, die durch die Magnetkerne bedingt sind, werden kompensiert.

An die Ausgänge A₁... A_n, aller Signalschleifen kann jeweils eine Transistorstufe T als Auswertstufe angeschlossen sein. Es ist nur eine Transistorstufe T dargestellt.

Die F.unktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und das Herabsetzen des Fädelaufwandes auf ein Minimum wird am Beispiel des F. S.-Kodes gezeigt.

Den aus η — 5 Bit bestehenden Zeichen werden η = 5 Magnetkernpaare K₁, K₁ ... K₅, K₅ zugeordnet, die in zwei Zeilen und η = 5 Spalten angeordnet sind.

Beim Einspeichern eines Zeichens wird je nach Wertigkeit der einzelnen Bits, z. B. »0« oder »1« oder bei Fernschreibzeichen Pausen- oder Stromschritt, ein Kern der Kernpaare durch einen Stromimpuls in ihren Schreibwickiungen SW₁, SW₁... SW₅, SW₅ gesetzt.

Anschließend werden alle Kerne über die-Abfragewicklung AW abgefragt. Alle gesetzten Kerne induzieren in den sie verknüpfenden Signalschleifen SS'.,, SS_b und SS₁... SS₃₂ Teilsignale.

Die Anzahl aller gesetzten Kerne ist nach jedem empfangenen Zeichen konstant; damit ist auch die Anzahl aller Teilsignale in den Signalschleifen konstant.

Für die Verknüpfung der Teilsignale der 2⁵ — 32 möglichen Fernschreibzeichen S gelten folgende Bedingungen:

5₁ = X₁ & X₂ & X₃ & X₄ & X₅

5₂ = T₁ & X₂ & X₃ & X₄ & X₅

5₃ = X₁ & T₂ & X₃ & X₄. & X₅

usw.

& X₂

& T₅

Damii wären 32 verschiedenartig gefädelte Signalschleifen erforderlich.

Trennt man die Verknüpfung der SJgHaIe_-X₁, X₁ von der Verknüpfung der übrigen Signale X₂, X₂... X5, X₅ zunächst ab, so erhält man die Bedingungen

<h = Xi

U₁ = T₁ (2)

und

f>! = X₂ & X₃ & X₄ & X₅ (3)

\h = T₂ & X₃ & X₄ & X₅

b₃ = X₂ & T₃ & X₄, & X₅

usw.

/J₁₆ = X₂ & X₃ & X₄ & X7

Die Bedingungen für die Nutzsignale lauten dann S₁ = O₁ & fej (4)

S₂=O₂ & i>!

S₃ = «j & b₂

usw.

S₃₂-O₂ Sc b_m

Da die Bedingungen nach (3) 8 · 2 komplementäre Kombinationen enthalten und jeweils zwei gleichlautende Bedingungen nach (3) mit denen nach (2) die Bedingungen nach (4) ergeben, kann man in der in Fig. 2 gezeigten Fädel weise acht Gruppen zu je vier parallel_gefuhrten Signalschleifen durch die Kernpaare X₂, X₂ ... X₅, X₅ ziehen. Anschließend werden die Signalschleifen SS₁... SS₃₂ mit den Signalschleifen SS_a und SS_b zusammengeschaltet und über die Kompensationsschleife K_s mit dem Bezugspotential »Null« verbunden. Die Kompensationsschleife Xjjwird gleichsinnig durch die Kerne Jt₂, K₂ ... K₅, K₅ geführt.
Die Anzahl der in ihr induzierten Teilsignale ist ebenfalls konstant, und sie sind den Teilsignalen der Signalschleifen entgegengerichtet.

Die Windungszahlen der Signalschleifen SS₁... SS₃₂ und die der Kompensationsschleife K_s sind gleich bemessen.

DieJSumme aller Teilsignale, die von den Kernen K₂, K₂... K₅, K₅ geliefert werden, ist also immer Null, wenn zuvor das zugehörige Zeichen eingespeichert wurde.

Die auszuwertende Amplitude des Nutzsignals liefert nur Kern K₁ oder K₁. Toleranzen der Teilsignale, die durch Unterschiede in den übrigen Magnetkernen K₂... K₅ bedingt sind, werden also eliminiert.
Unterscheidet sich das empfangene Zeichen von dem einer Signalschleife zugeordneten nur in einem Bit, so erhält man an diesem Schleifenausgang kein Signal; unterscheidet es sich in zwei oder mehreren Bits, so entsteht ein Signal, dessen Polarität der des Nutzsignals entgegengerichtet ist.

Die Unterscheidung kann leicht von der nachgeschalteten Transistorstufe T getroffen werden.

Die Unterdrückung der beim Setzen der Kerne erzeugten Signale wird durch Zeitselektion mittels des Schalters Z erreicht.

Als expliziertes Beispiel sei die Decodierung der Fernschreibkombination Nr. 25 (LOLOL) beschrieben. Die Führung der zugehörigen Signalschleife SS₂₅ ist in Fig. 3 dargestellt.
Es ist also

und

Aj —' -λ 2 -— Λ3 -^ .Λ,φ ^:—' -Ag ·— x-j

Durch dieses Zeichen werden also die Kerne K₁, K₂, K₃, K₄ und K₅ gesetzt, dagegen alle übrigen Kerne nicht.

Diese gesetzten Kerne ändern beim Abfragen ihren Magnetisierungszustand und induzieren in den durchgeführten Schleifen jeweils ein Teilsignal. Jedem Teilsigna], geliefert von den Kernen K₂... K₅ und K₂... K₅, sei wieder der Bjetrag E zugeordnet. Die von den Kernen K₁ und K₁ gelieferten Teilsignale haben den Betrag 2 E, da die Windungszahl der Schleifen SS_a und SS_h doppelt so groß ist wie die

fio der übrigen Schleifen. Der Wickelsinn von rechts nach links soll Signale negativer Polarität ergeben.

Beginnend vom Bezugspotential Null aus, bei

geschlossenem Schalter Z, sollen der Verlauf der Schleifen K_s, SS_a und SS₂₅ verfolgt und alle darin

f>5 induzierten Teilsignale addiert werden.

In der Kompensationsschleife K₅ werden Teilsignale positiver_Arapliiudß von folgenden Kernes erzeugt: K₅, K₃, K₄ und K₂. Diese Teilsägnale addieren

sich zum Wert + 4 E. In den Signalschleifen SS_a und SS₂₅ werden Teilsignale negativer Amplitude von den Kernen K₁, K₂, K₃, K₄ und K₅ erzeugt. Diese Teilsignale addieren sich zum Wert — 6 E. Der Wert des Nutzsignals am Schleifenausgang A₂₅ ist (+4£) + (-6£)= -2£.

Unterscheidet sich das in den Decodierkernen eingespeicherte Zeichen von dem der Fernschreibkombination Nr. 25 nur im ersten Bit, das ist bei der Fernschreibkombination Nr. 8 (OOLOL) der Fall, so ist der Wert des Signals am Schleifenausgang A₂₅ (+4 E) + (-4 E) = O.

Bei einer Unterscheidung im fünften Bit, wie z. B. bei der Fernschreibkombination Nr. 19 (LOLOO), werden in der Signalschleife SS₂₅. Teilsignalejiegativer Polarität von den Kernen K₂, K₃ und K₄ erzeugt, der Kern K₅ erzeugt dagegen in der Signalschleife SS₂₅ ein Teilsignal positiver Polarität.

Der Wert des· Signals am Schleifenausgang A₂₅ ist

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Dekodierung von binär verschlüsselten Informationszeichen, vorzugsweise von Fernschreibzeichen, mit Hilfe einer Magnetkernlogik, bei der den η Bits eines Zeichens η Magnetkernpaare zugeordnet sind, und zwar dem regulären und dem negierter. Signal aller Bits ein Zeichen je ein Kern, die durch Signalschleifen so miteinander verschaltet sind, daß beim Abfragen der Kerne über eine Abfragewicklung nur an dem Ausgang derjenigen Signalschleife ein Nutzsignal ansteht, deren zugeordnetes Zeichen in den Kernen gespeichert wurde, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsignale von dem ersten Kernpaar oder von (1 + i) Kernpaaren [(I + i) < n] getrennt von denen der [n — (1 + i)] übrigen Kernpaare ' durch Signalschleifen (SS) logisch verknüpft sind, derart, daß durch die [n — (1 + 0] Kernpaare und die i Kernpaare mehrere Signalschleifen parallel (d.h., bei der Herstellung gleichzeitig) eingezogen sind, und zwar gleichsinnig für alle Kerne, denen ein reguläres Signal zugeordnet ist, und gegensinnig für alle Kerne, denen ein negiertes Signal zugeordnet ist, daß ferner die Signalschleifen (SS_a und SS_b) des ersten Kernpaares über eine Kompensationsschleife K_s der [« — 0 + I)] Kernpaare und i Kernpaare mit dem Bezugspotential Null verbunden sind, derart, daß die Summe aller von den [n—(i+1)] Kernpaaren und i Kernpaaren erzeugten Teilsignale gleich Null ist, daß die Nutzsignale nur von dem ersten Kernpaar geliefert werden und daß die Windungszahlen der Signalschleifen des ersten Kernpaares doppelt so groß bemessen sind wie die aller übrigen Signalschleifen (Fig. 2).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   K. Steinbuch, »Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung«, 1962, S. 502.

   Hierza 1 Platt Zeichnungen

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