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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine elektronische
Zählschaltung mit Kontrollschaltmitteln zur Steuerung von Funktionsprogrammen, die
mehrere aus mindestens einer multistabilen, z. B. bistabilen Zählstufe bestehende
umlaufende Zähler mit unterschiedlicher Umlaufzeit aufweist, bei denen in bestimmten
Zählerstellungen schnell umlaufender Zähler zu langsam umlaufenden Zählern ein Übertrag
geliefert wird und deren Zählstufen über Steuergatter eine impulsmäßige Beeinflussung
erfahren.
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Zur Überprüfung des Fortbestehens des Umlaufes mehrerer Zähler mit
Übertrag, von denen der eine langsamer läuft als der andere, ist es bekannt, bei
jedem Schritt, bei bestimmten Schritten oder bei jedem Umlauf des langsam umlaufenden
Zählers von diesem Zähler Impulse abzuleiten und mit diesen Impulsen Kontrollschaltmittel,
z. B. ein Zeitglied, zu steuern, das beim Ausbleiben der Impulse nach einer bestimmten
Zeit eine Fehlermeldung abgibt. Diese Art der Prüfung hat den Nachteil, daß ein
in einem der schnell umlaufenden Zähler auftretender Fehler nicht im Augenblick
seines Auftretens bemerkt und gemeldet wird, sondern erst dann, wenn sich dieser
Fehler im langsam umlaufenden, dem geprüften Zähler auswirkt. Sollen auch gelegentliche
Unregelmäßigkeiten in den schnell umlaufenden Zählern erfaßt werden, z. B. das einmalige
Unterdrücken eines Zählschrittes, so müssen die Zeittoleranzen des prüfenden Zeitgliedes
sehr eng gehalten werden.
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Es ist ferner eine Überwachungseinrichtung bekannt, die zur Überprüfung
der Funktionsweise eines aus mehreren Teilzählern mit Übertrag bestehenden Zählers
dient.
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Die aus einer bistabilen Schaltstufe und mehreren Zeitgliedern bestehende
Überwachungseinrichtung überwacht den Umlaufzyklus des Zählers in der Weise, daß
eine besondere logische Verknüpfungsschaltung, deren Eingänge mit mindestens einem
Ausgang eines jeden Teilzählers verbunden sind, ihr die jeweilige Endstellung aller
Teilzähler mitteilt.
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Neben den bereits eingangs geschilderten Nachteilen, wie zu späte
Meldung eines Fehlers, enge Zeittoleranzen, ist eine besondere logische Verknüpfungsschaltung
erforderlich.
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Eine andere Prüfmöglichkeit ist die Routineprüfung, z. B. unmittelbar
vor und nach einem Zählvorgang. Die Routineprüfung bietet jedoch keine Gewähr dafür,
festzustellen, ob zwischen den einzelnen Routineprüfungen, also während des Zählvorganges,
Fehler aufgetreten sind oder nicht. Eine recht sichere, aber sehr aufwendige Prüfmöglichkeit
besteht darin, die Zählung in zwei gleichartigen, separaten Zählgeräten durchzuführen
und die Zählergebnisse zu vergleichen. Bei abweichenden Ergebnissen steht allerdings
nicht fest, welches das richtige und welches das falsche Ergebnis ist. Die Zählung
muß entweder wiederholt werden, oder die Zählung muß von vornherein in mindestens
drei separaten Zählgeräten durchgeführt werden.
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Das gleiche trifft auf eine bekannte Kontrollanordnung für Zählwerke
ohne Lieferung eines Übertrages zu, bei der die Eingangsimpulse einen bistabilen
Impulsschalter steuern und ,das Zählwerk einen zweiten bistabilen Impulsschalter
steuert. Die Stellungen beider Impulsschalter werden in einer Koinzidenzschaltung
verglichen.
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Eine weitere bekannte Zählschaltung, die ebenfalls ohne Übertrag arbeitet,
besitzt neben einer als Hauptzähler arbeitenden Ringzählkette einen Hilfszähler,
der nach jeweils vier Schritten des Hauptzählers in die Nullstellung gelangt. Dies
hat den Nachteil, daß bei Ausbleiben eines Ausgangssignals einer Zählstufe des Ringzählers
der Hilfszähler im ungünstigsten Falle noch vier Schritte ausführen muß, bevor der
Fehler angezeigt wird. Dies würde zu einer erheblichen Störung in dem zu steuernden
Funktionsprogramm führen. Für das Erzielen einer vorgegebenen Zählkapazität ist
ferner ein erheblicher Aufwand an Zählstufen des Hauptzählers erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei möglichst geringem Aufwand
eine Schaltungsanordnung für eine elektronische Zählschaltung mit mehreren umlaufenden
Zählern, bei der in bestimmten Zählerstellungen schnell umlaufender Zähler an nächstfolgende
langsamer umlaufender Zähler ein Übertrag geliefert wird, mit Hilfe von Kontrollschaltmitteln
so zu überwachen, daß ein jeder mögliche Umlauffehler der Zähler im Augenblick seines
erstmaligen und auch des einmaligen Auftretens erkannt und signalisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontrollschaltmittel
an den am schnellsten umlaufenden Zähler zur Überwachung des Einhaltens des Funktionsprogramms
dieses Zählers angeschaltet sind und mindestens einem Eingang dieses Zählers über
Schaltimpulsgatter Schaltimpulse zum Vollenden seines Umlaufzyklus in Abhängigkeit
vom Zustand des nächstlangsameren Zählers zugeführt werden. Somit werden Potentiale
zum Steuern der Kontrollschaltmittel nicht mehr von Ausgängen dieses langsam umlaufenden
Zählers abgenommen, sondern von Ausgängen eines der schneller umlaufenden Zähler,
vorzugsweise des am schnellsten umlaufenden Zählers. Ist dieser am schnellsten umlaufende
Zähler einstufig ausgeführt, z. B. als Binärteiler, so genügt die Überwachung dieser
einen Zählstufe durch die Kontrollschaltmittel.
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Um die nächstfolgenden langsamer umlaufenden Zähler in die Prüfung
des am schnellsten umlaufenden Zählers mit einzubeziehen, ist mit der Erfindung
auch hier Sorge getragen, daß während jedes Umlaufes des am schnellsten umlaufenden
Zählers ein Schaltimpuls in Abhängigkeit vom Zustand der langsam umlaufenden Zähler
vom langsamsten Zähler ausgehend auf Eingänge des am schnellsten umlaufenden Zählers
gegeben wird. Beim Ausbleiben dieses Schaltimpulses schaltet der am schnellsten
umlaufende Zähler nicht weiter. In einer nach der Erfindung realisierten Schaltung
würde das so vor sich gehen, daß der am schnellsten umlaufende Zähler während jedes
Umlaufes einen Schaltimpuls in Abhängigkeit vom Umschalten des nächstlangsameren
Zählers und dieser nächstlangsamere Zähler während jedes Umlaufes einen Weiterschalteimpuls
in Abhängigkeit vom Zustand weiter nachfolgender langsamerer Zähler erhält usw.
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Ein im Verhältnis zu einem schneller umlaufenden Zähler langsam umlaufender
Zähler erhält immer dann einen Steuerimpuls, wenn der schneller umlaufende Zähler
einen Schaltimpuls in Abhängigkeit vom Zustand des langsamer umlaufenden Zählers
erwartet usw.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die zur Zuführung der Schaltimpulse
dienenden Leitungen außer an Eingänge der Schaltimpulsgatter an Eingänge
zusätzlicher
Schaltimpulsgatter geschaltet, deren Ausgänge mit einem anderen Eingang mindestens
einer Zählstufe schneller umlaufender Zähler verbunden sind. Somit wird erreicht,
daß außerhalb der vorgegebenen Zeiten auftretende Zustandsänderungen langsam umlaufender
Zähler, die nicht unmittelbar von den Kontrollschaltmitteln überwacht werden, den
Zustand schneller umlaufender Zähler derart verändern, daß von den Kontrollschaltmitteln
ein Fehler angezeigt wird.
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Ferner sind in mindestens einer der Leitungen zur Zuführung der Schaltimpulse
zu den Schaltimpulsgattern Schaltmittel eingeschaltet, die in ihren Parametern so
ausgelegt sind, daß sie eine Potentialänderung an ihrem Eingang erst nach Ablauf
einer vorgegebenen Zeit an ihren Ausgang weiterschalten, und zwar unter der Voraussetzung,
daß die Potentialänderung nach Ablauf der vorgegebenen Zeit noch bestanden hat.
Damit ist gewährleistet, daß bei nur kurzem Ankippen von Zählstufen eines langsam
umlaufenden Zählers, z. B. wegen Unstabilität dieser Zählstufen, Impulse an den
nächstschnelleren Zähler entweder nicht durchgelassen werden oder durchgelassene
Impulse die Kontrollschaltmittel zum Ansprechen bringen.
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Des weiteren sind an mindestens einem Eingang mindestens einer Zählstufe
eines nächstschnelleren Zählers, der die Schaltimpulse zugeführt werden, Schaltmittel
angeschaltet, die in ihren Parametern so ausgelegt sind, daß sie eine Schaltfunktion
nur dann ausführen, wenn gleichzeitig an mehreren Ausgängen aller Schaltimpulsgatter
Schaltimpulse auftreten, d. h., die Kontrollschaltmittel sprechen dann an, wenn
auf einen Eingang eines schneller umlaufenden Zählers fälschlicherweise Schaltimpulse
von mehr als einem Ausgang eines langsamer umlaufenden Zählers gleichzeitig gelangen.
Derartige Fehler können z. B. auftreten, wenn in mehrstufigen Zählern Ausgänge von
Zählstufen fälschlicherweise miteinander verbunden sind.
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Mit der Erfindung gelingt es, alle vorkommenden elektrischen Fehler
bei Zählschaltungen mit mehreren Zählern im Zeitpunkt ihres Auftretens sofort zu
erkennen und zu signalisieren. Dies wird durch die überwachung eines einzigen, vorzugsweise
des am schnellsten umlaufenden Zählers erreicht. Durch die Rückführung eines Zählimpulses
von langsam umlaufenden Zählern an schnell umlaufende Zähler erübrigt sich eine
zusätzliche, mit allen Zählern verbundene logische Verknüpfungsschaltung. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß die Zählkapazität der Zählschaltung durch weitere Zähler
ohne weiteres erreicht werden kann, ohne daß die Parameter der Kontrollschaltmittel,
z. B. die Zeitkonstanten, verändert werden müssen. Es ist lediglich die Rückführung
eines Zählimpulses sicherzustellen. Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, daß
ein Ausgang des zugefügten Zählers mit einem Eingang eines vorhergehenden Zählers
direkt verbunden wird.
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Es sind weiterhin an mindestens einem Ausgang mindestens eines der
langsam umlaufenden Zähler ansteuerbare Schaltmittel vorgesehen, die in Abhängigkeit
vom Potential dieses Ausganges Schaltimpulse zum Abwickeln des Programms eines nächstschnelleren
umlaufenden Zählers abgeben. Damit werden Schaltimpulse zum Weiterschalten schnellerer
Zähler nicht von den Ausgängen der langsameren Zähler unmittelbar abgenommen. Ihr
Auftreten wird vielmehr davon abhängig gemacht, ob die an mindestens einem Ausgang
mindestens eines der langsamer umlaufenden Zähler angeschalteten, ansteuerbaren
Schaltmittel angesprochen haben oder nicht. Durch diese Maßnahme werden auch noch
die am Ausgang der Zählschaltung angeschalteten, ansteuerbaren Schaltmittel mit
in die Steuerung des Funktionsprogramms des überwachten Zählers und damit in die
Prüfung einbezogen. Damit werden die in den Leitungen zur Zuführung der Schaltimpulse
angeordneten Schaltmittel, die nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ansprechen, gegebenenfalls
überflüssig.
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An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Hierin
zeigt F i g. 1 eine Zählschaltung, die aus einem einstufigen und einem dreistufigen
Zähler besteht, wovon der erstere der schnell umlaufende Zähler ist, an dem die
Kontrollschaltmittel angeschaltet sind und in der in bestimmten Zählerstellungen
des schnell umlaufenden Zählers über eine logische Und-Schaltung ein übertrag an
den langsam umlaufenden Zähler geliefert wird, F i g. 2 eine erweiterte Zählschaltung
nach F i g. 1, bei der der Umfang der Fehlerprüfmöglichkeiten erweitert ist, F i
g. 3 in Anlehnung an F i g.1 und 2 eine Zähl-Schaltung, bei der der Umfang der Fehlerprüfmöglichkeiten
gegenüber der Zählschaltung nach F i g. 2 noch mehr erweitert ist.
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F i g. 1 veranschaulicht das Grundprinzip der Erfindung. Der schnell
umlaufende Zähler Z 1 ist ein Binärteiler und besteht aus einer Zählstufe
1, an deren einen Eingang 42 der Ausgang eines Steuerimpulsgatters
2 und an deren zweiten Eingang 41 die Ausgänge der Schaltimpulsgatter
3 bis 8 angeschaltet sind. Der Eingang 9 der Zählschaltung
ist mit dem Eingang des Steuerimpulsgatters 2 sowie mit einem Eingang einer
logischen Und-Schaltung 19 verbunden. Die Eingänge der Schaltimpulsgatter
3 bis 8 sind mit den Ausgängen 35 bis 40 eines langsamer
umlaufenden Zählers Z2 verbunden. Der langsamer umlaufende Zähler Z2 ist eine dreistufige
Schiebekette mit den Zählstufen 10 bis 12, an deren Eingänge die Ausgänge
der Impulsgatter 13 bis 18 geführt sind. Die Eingänge der Impulsgatter
13 bis 18 sind untereinander parallel geschaltet und gemeinsam mit
dem Ausgang der logischen Und-Schaltung 19 verbunden. Der Ausgang der Zählstufe
1 ist mit dem Eingang der Kontrollschaltmittel K und dem zweiten Eingang
der -logischen Und-Schaltung 19 verbunden. Am Eingang 9 der Zählschaltung
liegen die zu zählenden Steuerimpulse an.
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Die Steuerimpulsgatter 13 bis 18 haben die Aufgabe,
an ihrem Eingang auftretende Potentialänderungen bestimmter Richtung auf ihren Ausgang
zu übertragen. Sie werden über weitere nicht dargestellte Eingänge in bekannter
Weise von den Ausgängen der Zählstufen 10 bis 12 derart vorbereitend
geöffnet oder gesperrt, wie es zur Abwicklung des vorgegebenen Funktionsprogramms
der Zählschaltung erforderlich ist.
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Soll beispielsweise mit jedem auf den Ausgang der logischen Verknüpfungsschaltung
19 übertragenen Zählimpuls nur eine der Zählstufen 10 bis
12
ihren Zustand ändern, so wird beispielsweise über Steuerimpulsgatter
13 die Zählstufe 10 in ihren zweiten stabilen Zustand übergeführt,
wodurch das Steuerimpulsgatter 15 vorbereitend geöffnet wird.
Danach
wird über Steuerimpulsgatter 15 die Zählstufe 11 in ihren zweiten
stabilen Zustand übergeführt und das Steuerimpulsgatter 17 vorbereitend geöffnet.
Danach wird über Steuerimpulsgatter 17 die Zählstufe 12 in ihren zweiten stabilen
Zustand übergeführt und das Steuerimpulsgatter 14 vorbereitend geöffnet und
Steuerimpulsgatter 13 gesperrt. Die Sperrung der Steuerimpulsgatter 15 und 17 geschieht
analog, worauf die Zählstufen 10 bis 12 in ihren ersten stabilen Zustand
zurückkehren. Die Zählstufe 1 wird bei jedem am Eingang 9 auftretenden, in der Reihenfolge
ungeradzahligen Zählimpuls über das Steuerimpulsgatter 2 aus ihrem ersten in den
zweiten stabilen Zustand übergeführt. Durch die Zustandsänderung ändert sich das
Potential am Ausgang der Zählstufe 1 derart, daß die logische Und-Schaltung
19 für den nächstfolgenden geradzahligen Impuls freigegeben wird. Bei jedem- in
der Reihenfolge geradzahligen Zählimpuls wird eine der Zählstufen 10 bis 12 der
dreistufigen Schiebekette Z2 über die logische Und-Schaltung 19 und eines der Steuerimpulsgatter
13 bis 18 von ihrem ersten in den zweiten stabilen Zustand übergeführt oder umgekehrt.
Mit jeder Zustandsänderung einer der Zählstufen 10 bis 12 ändert sich an einem ihrer
Ausgänge das entsprechende Potential in der Weise, daß über eines der Schaltimpulsgatter
3 bis 8 ein Schaltimpuls über den Eingang 41 die Zählstufe 1 von ihrer zweiten in
die erste stabile Lage übergeführt. Beim Ausbleiben eines Schaltimpulses über eines
der Schaltimpulsgatter 3 bis 8 verbleibt die Zählstufe 1 in ihrer zweiten stabilen
Lage, und die Kontrollschaltmittel K geben eine Fehlermeldung ab.
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F i g. 2 zeigt eine erweiterte Ausführungsform gemäß F i g.1.
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Wechselt zu einem nicht vorgegebenen Zeitpunkt, z. B. infolge eines
Störimpulses, eine Zählstufe des langsamer umlaufenden Zählers Z2 ihren einen stabilen
Zustand zu einem Zeitpunkt, in dem sich die Zählstufe 1 im zweiten stabilen Zustand
befindet, so wird die Zählstufe 1 über eines der Schaltimpulsgatter 3 bis 8 zu einem
nicht vorgegebenen Zeitpunkt aus ihrem zweiten in ihren ersten stabilen Zustand
übergeführt, was von den Kontrollschaltmitteln K als Fehler gewertet wird. Findet
die Zustandsänderung einer der Zählstufen 10 bis 12 zu einem Zeitpunkt statt, in
dem sich die Zählstufe 1 im ersten stabilen Zustand befindet, so wird sie über eines
der zusätzlichen Schaltimpulsgatter 20 bis 25 zu einem nicht vorgegebenen
Zeitpunkt in den zweiten stabilen Zustand übergeführt, was von den Kontrollschaltmitteln
K als Fehler gewertet wird.
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F i g. 3 zeigt eine erweiterte Ausführungsform der F i g. 2.
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In die Eingangsleitungen zu den Impulsgattern 3 bis 7 sind Schaltmittel
26 bis 30 als Zeitverzögerungsglieder eingefügt. Sie übertragen an ihrem Eingang
auftretende Schaltimpulse verzögert an ihren Ausgang, und zwar nur dann, wenn einer
der stabilen Zustände der Zählstufen 10 bis 12 eine bestimmte i Mindestzeit wirksam
war. Sie sollen also verhindern, daß bereits eine relativ kurze Zustandsänderung
irgendeiner der Zählstufen 10 bis 12, z. B. durch Unstabilität, ein
Umschalten der Zählstufe 1 in den ersten stabilen Zustand bewirkt. Die Kontrollschalt-
i mittel K werten dann das Nichtumschalten der Zählstufe 1 als Fehler.
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Die Zeitverzögerungsglieder 26 bis 30 können auch so angeordnet und
ausgebildet sein, daß sie nicht in die Eingangsleitungen zu den Schaltimpulsgattern
3 bis 7 eingefügt, sondern in nicht dargestellter Weise an diese Leitungen angeschaltet
sind und mit ihren Ausgängen die Kontrollschaltmittel K direkt steuern. Die Arbeitsweise
der Zeitverzögerungsglieder 26 bis 30 ist dann so, daß sie Schaltimpulse nur dann
an ihren Ausgang übertragen, wenn ein stabiler Zustand der Kettenglieder
10 bis 12 nicht länger als eine bestimmte Maximalzeit wirksam war. Derartige
Maßnahmen haben den Vorteil, daß die Schaltimpulse ohne Zeitverlust an den Eingang
der Zählstufe 1 gelangen.
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In mehrstufigen Zählern kann es vorkommen, daß fälschlicherweise mehrere
Zählstufen gleichzeitig ihre stabilen Zustände ändern. Um diese Fehler zu erkennen,
sind in die Ausgangsleitungen der Schaltimpulsgatter 3 bis 8 oder an die Zeitverzögerungsglieder
26 bis 30 Schaltmittel 31 angeschaltet, die z. B. eine logische Verknüpfungsschaltung
sein können. Diese logische Verknüpfungsschaltung überträgt nur dann Schaltimpulse
auf ihren Ausgang 43, wenn gleichzeitig über mehr als eines der Schaltimpulsgatter
3 bis 8 Schaltimpulse übertragen werden oder gleichzeitig mehr als eines der Zeitverzögerungsglieder
26 bis 30 einen Schaltimpuls von seinem Ausgang abgibt. Die logische Verknüpfungsschaltung
31 kann in bekannter Weise z. B. aus Magnetkernen mit rechteckförmiger Hysteresisschleife
bestehen. Hierbei trägt z. B. ein Magnetkern so viele Eingangswicklungen, wie Schaltimpulsgatter
oder Zeitverzögerungsglieder zu überwachen sind. Der Strom über jede der Eingangswicklungen
ist bei Erregung des zugehörigen Schaltimpulsgatters oder der zugehörigen Zeitverzögerungsschaltung
von einer solchen Größe, daß eine Feldstärke erzeugt wird, die halb so groß ist
wie die zur Ummagnetisierung des Magnetkernes erforderliche Feldstärke. Werden mehr
als eines der zugehörigen Impulsgatter oder Zeitverzögerungsglieder gleichzeitig
erregt, so erreicht die Feldstärke im Magnetkern den zur Ummagnetisierung des Magnetkerns
erforderlichen Wert. über eine Ausgangswicklung auf dem Kern wird die Ummagnetisierung
des Magnetkerns den Kontrollschaltmitteln K mitgeteilt. Die Kontrollschaltmittel
K werten das Auftreten von Impulsen an Ausgängen 43 der logischen Verknüpfungsschaltung
31 als Fehler.
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In F i g. 3 wird schließlich noch gezeigt, wie von Ausgängen des Zählers
Z2 ansteuerbare Schaltmittel F von den Kontrollschaltmitteln K kontrolliert werden
können. Die Schaltmittel F bestehen beispielsweise aus einem Verstärker 32, der
in Abhängigkeit vom stabilen Zustand der Zählstufe 12 eine Spannungsquelle zum Speisen
eines Einstellmotors 33 umpolt. In den Endstellungen des Einstellmotors 33 wird
über nicht gezeichnete Kontakte eines Endausschalters der Impulsgenerator 34 betätigt.
Ein am Ausgang des Impulsgenerators 34 auftretender Schaltimpuls schaltet über das
Schaltimpulsgatter 8 und die logische Verknüpfungsschaltung 31 die Zählstufe 1 in
ihre erste stabile Lage.
| Aufstellung der Bezugszeichen |
| ZI = schnell umlaufender Zähler, |
| Z2 = langsam umlaufender Zähler, |
| K = Kontrollschaltmittel, |
| 1;10 bis 12 = Zählstufen, |
| 3 bis 8 = Schaltimpulsgatter, |
| 20 bis 25 = zusätzliche Schaltimpulsgatter, |
| 2; 13 bis 18 = Steuerimpulsgatter, |
| 9 = Eingang der Zählschaltung, |
| 26 bis 31 = Schaltmittel, |
| F = ansteuerbare Schaltmittel, |
| 32 = Verstärker, |
| 33 = Motor, |
| 34 = Multivibrator, |
| 35 bis 40 = Leitungen, |
| 41; 42 = Eingänge der Zählstufe 1, |
| 19 = logische Und-Schaltung, |
| 43 = Ausgang des Schaltmittels 31. |