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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung
zur Erzeugung einer Richtungssignalfolge aus zwei gegeneinander phasenverschobenen
Impulssignalfolgen und deren Komplementsignalfolgen mittels statischer elektronischer
Untersetzerstufen.
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Richtungsabhängige Signale werden beispielsweise in der elektronischen
Zähltechnik benötigt. Elektronische Zähler werden durch Zählsignale angesteuert,
wodurch sich das am Ausgang des Zählers auftretende Zählergebnis ändert. Zählsignale
können beispielsweise durch rotatorische Impulsgeber erzeugt werden. Es gibt Fälle,
bei denen zwei Impulsgeber je eine Signalfolge ausgeben, wobei die Signale beider
Folgen gegeneinander verschoben sind. Entsprechend der Drehrichtung der Impulsgeber
treten die Signale der einen Folge gegenüber den Signalen der anderen Folge voreilend
(beispielsweise Rechtslauf der Geber) oder nacheilend (Linkslauf der Geber) auf.
Die in Verbindung mit solchen Gebern verwendeten elektronischen Zähler sind Vorwärts-Rückwärts-Zähler.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Schaltungsanordnung zu schaffen, die aus den Signalen der gegeneinander phasenverschobenen
Signalfolgen der beiden Impulsgeber eine Richtungs-Signalfolge erzeugt, die beispielsweise
eine Vorwärts- oder Rückwärtszählung des Zählers bewirkt. Die Erfindung ist nicht
auf die Steuerung eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers beschränkt, sondern überall dort
mit Vorteil anwendbar, wo richtungsabhängige Signale erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus den Signalen
der einen Folge zeitlich versetzte Signale abgeleitet werden, aus denen wiederum
zeitlich versetzte Signale abgeleitet werden, und daß aus den Signalen der anderen
Folge zeitlich versetzte Signale abgeleitet werden, aus denen ebenfalls zeitlich
versetzte Signale abgeleitet werden, und daß die der Vor- und Nacheilung zugeordneten
Signale aus zwei von einer Folge abgeleiteten Signalen und einem aus der anderen
Folge abgeleiteten Signal abgeleitet werden. Zwckmäßig steuert jede Signalfolge
einen an sich bekannten Taktsignalgenerator, und die Ausgänge der beiden Taktsignalgeneratoren
sind an die Eingänge zweier derart ausgebildeter Matrizen geführt, daß entsprechend
der relativen Lage der Signale der beiden Signalfolgen (vor- oder nacheilend) nur
an dem Ausgang einer Matrix Signale auftreten.
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Es sind bereits Richtungsauswerteeinrichtungen bekannt, bei denen
die Richtungen durch Dauersignale bestimmt sind. Bei dieser bekannten Schaltung
werden aus den phasenverschobenen Rechtecksignalen mit Hilfe von Nicht-Gattern in
Verbindung mit Gedächtnisschaltungen bei Signaländerungen zeitlich begrenzte Impulse
gebildet, die einerseits einem Gedächtnis zur Bildung der Zählimpulse und andererseits
zusammen mit den Rechtecksignalen in entsprechender Kombination Und-Gattern zur
Bildung der Richtungssignale zugeführt werden, wobei an die Und-Gatter eine Gedächtnisschaltung
zur Speicherung der durch die Und-Gatter bestimmten Zählrichtung angeschlossen ist
(deutsche Patentschrift 1200359, Spalte 1, Zeilen 32 bis 43). Von einer derartigen
Schaltung unterscheidet sich die vorliegende Erfindung grundsätzlich. Beim erfindungsgemäßen
Verfahren werden die aus den phasenverschobenen Rechtecksignalen gebildeten Signale
so-
wohl einem Gedächtnis zur Bildung der Zählimpulse als auch zusammen mit den Rechtecksignalen
Und-Gattern zur Bildung der Richtungssignale zugeführt.
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Die bekannte Schaltung ist keineswegs ausreichend betriebssicher.
Bei beispielsweise durch Exemplarstreuungen der verwendeten Bauelemente auftretenden
Überlappungen der Rück- und Vorderflanke von aneinanderstoßenden Signalen treten
an den von diesen Überlappungen angesteuerten Gattern Fehlersignale auf, die zu
falschen Richtungssignalen am Ausgang der Schaltung führen. Dieser Nachteil ist
bei der vorliegenden Erfindung durch die eingeführte zeitliche Versetzung der aus
den gegeneinander phasenverschobenen Signalfolgen abgeleiteten Signalfolgen vermieden.
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Es ist ferner ein logisches Netzwerk zur Vorwärts-Rückwärts-Diskriminierung
zweier phasenverschobener Signalfolgen vorgeschlagen worden (deutsche Auslegeschrift
1 248 720). Dieses Netzwerk verwendet von den gegeneinander phasenverschobenen Signalfolgen
angesteuerte Und-Gatter und zugeordnete Speicherelemente, wobei die Signale der
Und-Gatter und der Speicherelemente Und-Oder-Schaltkreise ansteuern. Die vorliegende
Erfindung macht von dem dieser Schaltung zugrunde liegenden Prinzip keinen Gebrauch.
Eine zeitliche Versetzung der aus den gegeneinander phasenverschobenen Signalfolgen
abgeleiteten Signalfolgen erfolgt bei dieser Schaltung ebenfalls nicht.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung, die aus zwei Taktsignalgeneratoren
TG 1, TAG 2 und zwei AusblendschaltungenAB1, AB2 für die Ausgangssignale der Taktsignalgeneratoren
besteht; Fig. 2 zeigt ein Signaldiagramm der Anordnung nach der Fig. 1; Fig. 3 zeigt
eine weitere Möglichkeit der Ausbildung der Taktsignalgeneratoren.
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Die Taktsignalgeneratoren TG1, TAG 2 sind im Prinzip durch die deutsche
Patentschrift 1 222972 bekannt.
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Auf den Aufbau und die Wirkungsweise derselben wird daher nur kurz
eingegangen.
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Der Taktsignalgenerator TAG 1 besteht aus zwei Speichern S1 S2, die
je aus zwei Und-Nicht-Stufen &, & und &2, &4 bestehen. Der Ausgang
A1 der Und-Nicht-Stufe &i des Speichers S1 ist an den einen Eingang 2' der Und-Nicht-Stufe
&3 und der Ausgang AZt der Und-Nicht-Stufe & ist an den einen Eingang 1'
der Und-Nicht-Stufe &t geführt. Die Ansteuerung des Speichers S1 erfolgt über
die beiden weiteren Eingänge 1, 2 der Und-Nicht-Stufen &, &3. Beim Speicher
S2 ist der Ausgang Ao der Und-Nicht-Stufe &2 mit einem Eingang 4' der Und-Nicht-Stufe
&4 verbunden, und der Ausgang 32 ist mit einem Eingang 3' der Und-Nicht-Stufe
&2 verbunden. Auch dieser Speicher S2 wird über die beiden anderen Eingänge
3, 4 der Und-Nicht-Stufen &2, &3 angesteuert. Den Und-Nicht-Stufen &i
bis &4 sind Nicht-Stufen N1 bis N4 vorgeschaltet, denen Zeitglieder T1 bis T4
vorgeschaltet sind.
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Den Zeitgliedern T1, T3 sind Oder-Nicht-Stufen vj, v3 und den Zeitgliedern
T2, T4 sind Nicht-Stufen n2, n4 vorgeschaltet. Der Ausgang A1 der Speicher S1 ist
über die Leitung 5 auf die Nicht-Stufe n4 rückgeführt und beeinflußt somit den Speicher
82. Dessen Ausgang
A2 ist über die Leitung 6 auf die Oder-Nicht-Stufe
v, rückgeführt und beeinflußt den Speicher S,.
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Dessen Ausgang ist über die Leitung 7 auf die Nicht-Stufe n2 rückgeführt
und beeinflußt den Speicher S2, und dessen Ausgang A2 ist über die Leitung 8 auf
die Oder-Nicht-Stufe v3 rückgeführt und beeinflußt den Speicher S.
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Der Taktsignalgenerator TG2 ist in gleicher Weise ausgebildet. Für
gleiche Bauelemente sind gleiche Bezugszeichen, jedoch mit einem Strich versehen,
gewählt.
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Das Zeitglied T kann aus einem nicht weiter dargestellten Kondensator
bestehen, der über einen Widerstand an eine Spannungsquelle geschaltet ist.
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Dem Kondensator ist der Transistor der vorgeschalteten Oder-Nicht-Stufe
v bzw. der Nicht-Stufe n parallel geschaltet. Der RC-Kombination ist ein weiterer
Transistor als Nicht-Stufe N bzw. N' nachgeschaltet.
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Wird eine der Dioden der Oder-Nicht-Stufe v bzw. v' oder die Basis
des Transistors der Nicht-Stufe n bzw. n' an negative Spannung gelegt (entspricht
Signal L), so wird der Transistor der vorstehend genannten Oder-Nicht-Stufe bzw.
der Transistor der vorstehend genannten Nicht-Stufe leitend. Der Kondensator des
Zeitgliedes T wird praktisch kurzgeschlossen. An der Basis des Transistors der den
Zeitgliedern T nachgeschalteten Nicht-Stufe N bzw. N' liegt damit positive oder
Nullspannung (entspricht Signal 0). Am Ausgang der Nicht-Stufe N bzw. N' tritt damit
das Signal L auf. Liegt also an der Oder-Nicht-Stufe v bzw. an der Nicht-Stufe n
das Signal L, so tritt dieses praktisch unverzögert am Ausgang der jeweiligen Nicht-Stufe
N bzw. N' auf. Liegt an der Oder-Nicht-Stufe v bzw. an der Nicht-Stufe n jedoch
ein Signal 0, so wird der Transistor der Oder-Nicht-Stufe v bzw. der Nicht-Stufe
n gesperrt. Der Kondensator des Zeitgliedes kann sich damit mit der Zeitkonstante
RC aufladen, und um die gleiche Zeitkonstante verzögert tritt am Ausgang der Nicht-Stufe
N bzw. N' das Signal 0 auf.
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Wie ersichtlich, werden die Oder-Nicht-Stufen v1, v3 bzw, v'1, v'3
außer von den rückgeführten Ausgangssignalen A2, A2 bzw. B2, B2 der Speicher S2
bzw. S'2 von den Eingangssignalen A, A bzw. B, B angesteuert.
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Den Ausgängen der Taktsignalgeneratoren TG1, TAG 2 sind zwei Und-Oder-Nicht-Nicht-Stufen
AB1, AB2 nachgeschaltet, die zur Ausblendung bestimmter Teile der Ausgangssignale
der Taktsignalgeneratoren TG1, TAG 2 dienen, wodurch entweder am Ausgang L' oder
am Ausgang R' der Stufen AB1, AB2 Signale in Abhängigkeit von der relativen Vor-
oder Nacheilung der Eingangssignale A, B auftreten.
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Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
an Hand des Signaldiagramms nach der F i g. 2 näher erläutert.
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Im Signaldiagramm sind mit A, X die Eingangssignale für den Taktsignalgenerator
TAG 1 und mit B,
B die Eingangssignale für den Taktsignalgenerator TG2 nach der Fig.
1 bezeichnet. Mit Ap t und A2, 2 sind die Ausgangssignale des Taktsignalgenerators
TAG 1 bezeichnet. Mit Bj, t und B2, B2 sind die Ausgangssignale des Taktsignalgenerators
TAG 2 bezeichnet. Die Ausgangssignale der Ausblendschaltungen AB 1, AB 2 nach der
F i g. 1 sind im Signaldiagramm nach der F i g. 2 mit R' und L' bezeichnet.
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Wie dem Signaldiagramm weiter zu entnehmen ist, können die Signale
den Schaltzustand 0 oder L annehmen.
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Die beispielsweise von nicht weiter dargestellten Impulsgebern erzeugten
Eingangssignale A, X und B, B haben eine gegenseitige Phasenverschiebung von 900.
Wie dem Signaldiagramm zu entnehmen ist, treten beispeilsweise die Eingangssignale
A, A im Teil RL des Signaldiagramms gegenüber iden Signalen B, B voreilend auf,
während sie im Teil LL des Signaldiagramms nacheilend auftreten.
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Der Teil RL möge beispielsweise einem Rechtslauf der beiden Impulsgeber
zugeordnet sein und der Teil LL einem Linkslauf derselben.
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Mit T1 bis T4 sind die Zeitverzögerungen der entsprechenden Glieder
des Taktsignalgenerator TG1 angedeutet, und mit T'1 bis T'4 sind die Zeitverzögerungen
der entsprechenden Zeitglieder des Taktsignalgenerators TAG 2 angedeutet. Wie ersichtlich,
tritt dadurch das Ausgangssignal A1 um die Zeit T, verzögert gegenüber dem Eingangssignal
A auf. Das Ausgangssignal A2 des Taktsignalgenerators TAG 1 tritt um die Zeit T2
verzögert gegenüber dem Ausgangssignal A1 auf.
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Durch das Vorhandensein des Signals entsprechend L wird das Signal
A, so lange gehalten, bis das Signal A entsprechend 0 wird. Das Ausgangssignal A1
verschwindet dann um die Zeit T3 verzögert gegenüber dem Eingangssignal A, und das
Ausgangssignal A2 des Taktsignalgenerators TAG 1 verschwindet um die Zeit T4 verzögert
gegenüber dem Ausgangssignal Aj.
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Die gleichen Verhältnisse bestehen für das Eingangssignal B und die
Ausgangssignale Bj, B2 des Taktsignalgenerators TG2, wie dem Signaldiagramm zu entnehmen
ist.
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Die Ausgangssignale beider Taktsignalgeneratoren TG1, TAG 2 und die
entsprechend negierten Ausgangssignale sind zur Erzeugung der richtungsabhängig
auftretenden Signalfolgen R' und L' herangezogen. Die Richtungssignale der Folge
R' werden mittels der Ausblendschaltung AB 2 nach der F i g. 1 erzeugt, die aus
Und-Stufen &9 bis &12 besteht, denen eine Oder-Nicht-Nicht-Stufe v5 nachgeschaltet
ist.
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Die Ausgänge der Taktsignalgeneratoren TG 1, TG2 sind zwecks Erzeugung
der Signale der Folge R' mit den Eingängen dieser Und-Stufen wie folgt verknüpft:
R'= (A1 & #2 & #2) # (B1 & #2 & A2) # (#a & A2 & B2) # (#1
& B2 & -) .
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Die richtungsabhängigen Signale der Folge L' werden mittels der Ausblendschaltung
AB 1 nach der F i g. 1 erzeugt, die ebenfalls aus Und-Stufen &5 bis &8 besteht,
die eine Oder-Nicht-Nicht-Stufe v4 an-
steuern. Die Ausgänge der Taktsignalgeneratoren
TG1, TAG 2 sind zwecks Erzeugung der Signale der Folge L' mit den Eingängen dieser
Und-Stufen in folgender Weise verknüpft: L'= (A1 & #2 & B2) # (B1 &
#2 & #2) # (#1 & A2 & #2) # (#1 & B2 & A2).
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Im Signaldiagramm nach der Fig. 2 sind die her angezogenen Ausgangssignale
der beiden Taktsignalgeneratoren für die Erzeugung der richtungsabhängigen Signale
durch Kreuze bezeichnet. Grundsätzlich sind für die Erzeugung der richtungsabhängigen
Signale stets zwei Signale ein und desselben Taktsignalgenerators und ein Signal
des anderen Taktsignalgenerators herangezogen. Die Unterscheidung Voreilung bzw.
Nacheilung bei den Eingangssignalen A, B erfolgt durch das jeweils herangezogene
eine Signal, welches bei Vor- und Nacheilung unterschiedliche Valenz hat.
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Die Signale der Signalfolgen R' und L' können beispielsweise zur
Ansteuerung eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers venvendet werden. Treten die Signale
der Signalfolge R' auf, so zählt der Zähler beispielsweise rückwärts, und treten
die Signale der Signalfolge L' auf, so zählt der Zähler vorwärts.
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Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch bei bekannten statischen
Zählern (deutsche Auslegeschrift 1205147) verwendet werden. Diese Zähler werden
durch Zähler und Zählhilfssignale angesteuert, die gegeneinander lückend auftreten.
Um entsprechende Signalfolgen zu erzielen, werden die Ausblendschaltungen nach der
Fig. 1 so abgewandelt, daß bei den genannten Schaltfunktionen nur jeweils der erste
und dritte sowie der zweite und vierte Klammerausdruck disjunktiv verknüpft werden,
Insgesamt ergeben sich dann vier Signalfolgen, und zwar zwei für R', deren Signale
gegeneinander lücken, und zwei für L', deren Signale ebenfalls gegeneinander lücken.
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Erfordert der Zähler zur Vorwärts- und Rückwärtszählung nur je ein
Signal, so werden die logischen Schaltungen AB 1, AB2 so abgewandelt, daß jede nur
ein einziges Signal ausgibt.
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Die Taktsignalgeneratoren nach der Fig. 1 können auch abweichend
ausgebildet sein. Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ebenfalls verwendbaren
Taktsignalgenerators, dessen SpeicherSt,
82 von Oder-Nicht-Stufen Gebrauch macht.
Nach den Ausführungen zum Aufbau und zur Wirkungsweise der Taktsignalgeneratoren
nach der F i g. 1 dürfte der Aufbau und die Wirkungsweise des Taktsignalgenerators
nach der F i g. 3 ohne weiteres verständlich sein.