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Gruppenwechselsperre mit zwei übertragungskanälen für bidirektionale
Impulszähler Bei vielen Aufgaben in der industriellen Meßtechnik werden Einrichtungen
zur Differenzbildung von Impulsfolgen benutzt. Im allgemeinen müssen diese Impulsfolgen
aufbereitet werden, bevor sie an die bekannten Einrichtungen gelangen. Es sind Koinzidenzsperren
bekannt, die verhindern, daß innerhalb einer gewissen minimalen Zeitspanne Impulse
auf beiden Kanälen am Eingang eines Impulszählers ankommen, indem ein jedes derartiges
Impulspaar ausgelöscht und somit vom Zähler ferngehalten wird. Des weiteren sind
Einrichtungen bekannt, die Impulse in ihren zeitlichen Positionen so verschieben,
daß innerhalb einer vorgegebenen Zeit nur ein Impuls eines Kanals an die nachgeschaltete
Einrichtung gelangen kann. Ferner ist bekannt, Impulse, die abwechselnd auf beiden
Kanälen ankommen, zu löschen, so daß dadurch verhindert wird, daß ein angeschlossener
bidirektionaler Impulszähler fortlaufend einen Schritt in der positiven und anschließend
einen Schritt in der negativen Zählrichtung ausführt.
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Ein zu häufiger Wechsel der Zählrichtung ist nämlich aus folgenden
Gründen nachteilig. Der bidirektionale Impulszähler ist in üblicher Weise mit einer
den Zählstand anzeigenden Vorrichtung versehen. Mit dem Pendeln des Zählstandes
pendelt auch das Ergebnis der Anzeigevorrichtung. Dieses Flattern, das unter Umständen
mit einer relativ hohen Frequenz erfolgen kann, stört im praktischen Betrieb erheblich.
Hinzu kommt, daß mit der Häufigkeit des Wechsels der Zählrichtungen die Wahrscheinlichkeit
für eine Fehlzählung anwächst. Darüber hinaus ist zu beachten, daß bidirektionale
Impulszähler nur ein begrenztes Auflösungsvermögen haben und daher die Häufigkeit
des Richtungswechsels nicht so groß sein darf.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Wechselsperre so
aufzubauen, daß die Häufigkeit des Richtungswechsels noch kleiner als bei den bekannten
Wechselsperren ist. Darüber hinaus soll die Wechselsperre so ausgebildet sein, daß
sie in gewissen Fällen unmittelbar eine Differenzbildung ermöglicht. Dies ist insbesondere
dann von Bedeutung, wenn, um physikalische Größen durch Impulsfolgen darzustellen,
elektromechanische Geber verwendet werden. Dabei treten Schwierigkeiten insofern
auf, als Drehschwingungen und Vibrationen eine Modulation der Impulse in einer oder
in beiden Impulsfolgen bewirken. Ist der modulationsfreie Mittelwert der Frequenz
der einen Impulsfolge stets größer als der der anderen, so ergibt sich eine positive
Frequenzdiüerenz, so daß bei einer anschließenden Digital-Analog-Wandlung für Anzeigzwecke
öd. dgl. nur ein einziger Wandler erforderlich ist. Wenn dagegen infolge
von Phasenmodulation bzw. statistischer Verteilung der Impulse vorübergehend auch
-negative Frequenzdiüerenzen auftreten, ist ein zweiter Digital-Analog-Wandler erforderlich.
Das würde den doppelten Aufwand bedeuten- und bei der Messung, zusätzliche Fehler
mit sich bringen. Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Schwierigkeiten
mit Sicherheit zu vermeiden.
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Die Erfindung betrifft eine Gruppenwechselsperre mit zwei Übertragungskanälen
für bidirektionale Impulszähler und zur Differenzbildung von Impulsfolgen und besteht
darin, daß gleichartige Impulsgruppen in beiden Kanälen gemeinsam unterdrückt werden,
indem jeder Kanal eine Reihenschaltung aus mindestens zwei Konjunktionsgliedern
11, 12 ... 1 rz bzw. 21, 22...2n enthält, deren Ausgang jeweils an dem ersten
Eingang des nachfolgenden liegt, während der zweite Eingang von je einem Zeitverzögerungsglied
gesteuert wird, wobei die entsprechenden Zeitverzögerungsgliederaus beiden Kanälen
31I41, 32/42 ... 3 n/4 n paarweise an den Ausgängen
511/512; 521/522 ... 5 n 1/5n 2 von bistabilen Speicherelementen
51, 52 ... 5 n liegen; deren einer Eingang mit dem ersten Eingang
des zugehörigen Konjunktionsgliedes des einen Kanals und deren anderer Eingang mit
dem jeweils entsprechenden Punkt des anderen Kanals verbunden ist, und daß in beiden
Kanälen der Kanaleingang vom ersten Eingang des ersten Konjunktionsgliedes und der
Kanalausgang vom Ausgang des letzten gebildet ist.
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Es ist ein bidirektionaler Ringzähler bekannt, der einmal eine der
Anzahl der Zählschritte gleichen Zahl von bistabilen Speichergliedern zum anderen
UND-Glieder aufweist, die das bidirektionale Verhalten
des Zählers
gewährleisten. Durch diesen bekannten Zähler kann jedoch die von der erfindungsgemäßen
Gruppenwechselsperre hervorgebrachte Wirkung der Unterdrückung von gleichen Impulsgruppen
nicht erreicht werden. Jeder Richtungswechsel hat eine Änderung im Zählergebnis
zur Folge. Gerade dieses soll jedoch durch die erfindungsgemäße Wechselsperre vermieden
werden. Der Zähler ist somit nicht in der Lage, die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde
liegt, zu erfüllen. Die andersartige Wirkungsweise geht auch daraus hervor, daß
der bekannte Zähler in jedem Fall die Differenz zwischen den Impulsen, die auf den
beiden Kanälen eintreffen, bildet. Die erfindungsgemäße Gruppenwechselsperre bildet
diese Differenz nicht unbedingt. Es können je nach Häufigkeit der Eingangsimpulsfolgen
sowohl am oberen Ausgang als auch am unteren Ausgang Impulse auftreten, deren Differenz
erst in dem nachgeschalteten Differenzzähler bestimmt wird.
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An Hand eines Ausführungsbeispieles nach F i g. 1 und des zugehörigen
Impulsdiagramms nach F i g. 2 werden Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Anordnung näher erläutert.
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Der Signalfluß des einen Kanals verläuft über die Konjunktionsglieder
11,12,13 ... 1 n. Die mit Ulo bezeichnete Impulsfolge des ersten Kanals gelangt
an den Eingang des Konjunktionsgliedes 11. Die Ausgangsimpulse dieses Kanals können
am Ausgang des letzten Konjunktionsgliedes In abgenommen werden. Die entsprechende
Impulsfolge ist mit U1 n bezeichnet. Konjunktionsglieder für logische Entscheidungen
in elektronischen Anlagen sind heute be= kannt und brauchen nicht näher erläutert
zu werden.
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Zwischen den beiden Kanälen liegen Querglieder mit bistabilen Speicherelementen
51, 52 ... 5n. Diese bistabilen Speicherelemente können beispielsweise durch
bistabile Multivibratoren realisiert sein. Die Eingangssignale der jeweils ersten
Zelle 511, 521 usw. dieser Speicherelemente sind die Impulsfolgen Ufo) Uili U12
usw., die zugleich den ersten Eingängen der Konjunktionsglieder 11,12 usw. zugeleitet
sind. Der Ausgang der Speicherzellen steuert jeweils ein Zeitverzögerungsglied
31, 32, 33 ... 3 n, das an den zweiten Eingang der Konjunktionsstufen
11 bis In gelegt ist. Die Zeitverzögerungsglieder können z. B. aus Verzögerungsleitungen,
RC-Gliedern oder Triggern mit Eingangsverzögerung aufgebaut sein. Die Verbindung
der einzelnen Schaltgruppen für den zweiten Kanal ist derjenigen des ersten Kanals
analog. Die Wirkungsweise ist so, daß ein an einer oberen Speicherzelle z. B. 521,
eintreffender Impuls der Impulsfolge Ulf einen entsprechenden Ausgangsimpuls auslöst,
der über das Zeitglied 32 nach einer gewissen Verzögerungszeit einen Impuls an das
Kon- , junktionsglied 12 weitergibt, der so lange bestehen bleibt, wie sich die
Information in der Speicherzelle 521 befindet. Die Folge davon ist, daß jeder
weitere Impuls der Impulsfolge Ull die als Schalter wirkende Konjunktionsstufe 12
passieren kann.
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In F i g. 2 sind die Impulsfolgen schematisch dargestellt. In den
beiden oberen Zeilen sind die Eingangsimpulsfolgen beider Kanäle mit den Bezeichnungen
Ulo und U2, aufgetragen.
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Es wird vorausgesetzt, daß vor dem ersten, in der oberen Zeile dargestellten
Impuls, schon ein weiterei Impuls auf diesem Kanal eingetroffen ist. Die Folge davon
ist, daß sich die Information L in der Speicherzelle 511 befindet, und damit das
Konjunktionsglied 11 für alle weiteren Impulse der Folge Ulo leitend wird. Daher
gelangt auch außer dem ersten Impuls der zweite Impuls an den Ausgang des Konjunktionsgliedes
11 und weiterhin an den Eingang des Konjunktionsgliedes 12. Diese Impulsfolge ist
in der dritten Zeile mit Ull bezeichnet. Es ist daraus ersichtlich, daß die ersten
beiden Impulse der Folge Ulo ebenfalls noch in der Folge Ull vorhanden sind. Eine
gewisse Zeit später tritt der erste Eingangsimpuls im zweiten Kanal, also ein Impuls
der Folge Ulo auf. Da sich die Information L in der Speicherzelle 511 befindet und
die Information 0 in der Speicherzelle 512, ist das Konjunktionsglied 21 des zweiten
Kanals für den Impulsdurchgang gesperrt, so daß der erste Impuls der Folge U20 nicht
passieren kann und daher auch nicht in der Ausgangsimpulsfolge U21 erscheint, die
in der vierten Zeile dargestellt ist, erscheint. Durch ein Kreuz auf der Zeitachse
wird der unterdrückte Impuls angedeutet. Kurz danach erscheint am ersten Eingang
ein weiterer Eingangsimpuls der Folge U1.. Da sich aber nun nach dem ersten Impuls
der Folge U2o die Information L in der Speicherzelle 512 und die Information 0 in
der Speicherzelle 511 befindet, ist das Konjunktionsglied 11 für Impulsdurchgang
gesperrt, und daher wird nun der soeben betrachtete Impuls aus der Folge Ulo gleichfalls
gesperrt und fehlt in der Ausgangsimpulsfolge Ulf. Entsprechend ergeben sich die
weiteren übrigbleibenden Impulse in den Ausgangsimpulsfolgen Ull und U21 der Konjunktionsglieder
11 und 21. Diese beiden Impulsfolgen Ulf und U21 stellen die Eingangsimpuls folgen
der Konjunktionsglieder 12 und 22 dar. In gleicher Weise ergibt sich die Impulsfolge
U12 und U22 am Ausgang der Konjunktionsglieder 12 und 22.
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Wenn die Betrachtung zum vierten Gliede weitergeführt wird, in der
zeichnerischen Darstellung nach F i g.1, sind dies die Glieder 1n und 2n, so führt
dies schließlich zu der vorletzten und letzten Zeile U14 und U24, welche die Ausgangsimpulsfolgen
der Konjunktionsglieder 14 und 24 der vierten Stufe darstellen. Es wird deutlich,
daß nur in der Ausgangsimpulsfolge U14 des ersten Kanals Impulse vorhanden sein
können, während alle Impulse am Ausgang des zweiten Kanals fehlen.
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In. der ersten Zeile der F i g. 2 sind bei der Impulsfolge Ulo dreizehn
Impulse aufgezeichnet und in der darunterliegenden Folge U2, des zweiten Kanals
acht Impulse. Es müßte sich also eine Differenz von fünf Impulsen innerhalb der
betrachteten Zeitspanne ergeben. Diese übrigbleibenden fünf Impulse ergeben sich
tatsächlich nach dem Schema und sind in der vorletzten Zeile U14 vorhanden.
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Würde beispielsweise bei der Eingangsimpulsfolge U2o (s. Zeile 2)
nach den letzten vier dort dargestellten Impulsen noch ein weiterer fünfter oder
gar noch ein sechster Impuls aufgetreten sein, so würden in der Ausgangsimpulsfolge
U24 ebenfalls noch ein oder zwei Impulse vorhanden sein. In. diesem Falle wäre die
Anzahl der Konjunktionsglieder in jedem Kanal nicht ausreichend, und es müßten alle
Elemente um entsprechend weitere vermehrt werden, um jeden Ausgangsimpuls auf dem
zweiten Kanal zu unterdrücken. Die Anzahl der einzelnen Glieder richtet sich nach
der Größe der auftretenden Phasenmodulation in den beiden Impulsfolgen. Wenn nun
aber die Differenz zwischen den einkommenden Impulsen auf den beiden Kanälen tatsächlich
ihr Vorzeichen
für eine gewisse Zeit in echter Weise ändert, dann
würden auch entsprechende Impulse auf dem zweiten Kanal und an dessen Ausgang erscheinen.
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Zweckmäßigerweise wird der Gruppenwechselsperre nach der Erfindung
immer dann eine weitere Aufbereitungsvorrichtung z. B. Koinzidenzsperre oder Sortiereinrichtung
vorgeschaltet, wenn nicht mit Sicherheit gewährleistet ist, daß keine Koinzidenzen
von Impulsfolgen auf beiden Kanälen eintreten können.