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Impulszähler Die Erfindung betrifft einen Impulszähler unter Verwendung
eines Multivibrators mit zwei steuerbaren Verstärkereletnenten.
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Die bekannten Impulszähler, die bistabile Multivibratoren verwenden,
zählen binär, können also mit einem Multivibrator bis zwei, mit zwei Multivibratoren
bis vier, mit drei Multivibratoren bis acht zählen usw. Zur Zählung kleiner Impulszahlen
ist daher ein verhältnismäßig hoher Aufwand erforderlich. Gleichzeitig ist es schwierig,
die Zählrate auf einfache Weise voreinzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Impulszähler unter
Verwendung eines Multivibrators mit zwei steuerbaren Verstärkerelementen und jeweils
einem zwischen der Arbeitselektrode des einen und der Steuerelektrode des anderen
Verstärkerelementes angeordneten Koppelkondensator zu schaffen, bei dem die genannten
Nachteile vermieden sind.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Entladespannung
des einen Koppelkondensators auf voreinstellbare Spannungswerte begrenzt wird und
daß die Entladung dieses Kondensators mittels eines bei jedem Zählimpuls umladbaren
Kondensators stufenweise bis zur Umschaltung des Multivibrators erfolgt.
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An Hand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.
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In der Zeichnung ist ein Impulszähler, der auch als Frequenzteiler
verwendet werden kann, mit zwei Transistoren T1, T2 dargestellt, bei denen der Kollektor
des Transistors T2 über einen Kondensator C2 mit der Basis des Transistors T1 und
der Kollektor des Transistors T1 über einen Kondensator C 1 mit der Basis des Transistors
T2 verbunden ist. R I, R 3 sind Arbeitswiderstände der Transistoren, A 1,
A 2 Ausgänge des Impulszählers, während die Basis des Transistors T1 über einen
Widerstand R2 an den negativen Pol der Spannungsquelle U1 angeschlossen ist. Der
Widerstand R2 ist derart bemessen, daß der Transistor T1 im Ruhezustand des Multivibrators
voll durchgesteuert wird. Zwischen dem Kollektor des Transistors T1 und dem positiven
Pol einer Spannungsquelle U2 liegt ein aus zwei Widerständen R4, R 5 bestehender
Spannungsteiler, dessen Abgriff einerseits durch einen Begrenzungswiderstand R 6
mit der Basis des Transistors T2 und andererseits durch eine Entkopplungsdiode D
1 mit dem Kondensator C 1 gekoppelt ist. Der Spannungsteiler R 4, R 5 ist so bemessen,
däß der Transistor T 2 im durch-esteuerten Zustand des Transistors
T 1
gesperrt und im gesperrten Zustand des Transistors T 1 durchaesteuert
wird, wenn von der dynamischen Ansteuerung abgesehen wird. Der Verbindungspunkt
des Kondensators C 1 mit der Diode D 1 ist über zwei Dioden D 2, D 3 mit
einer Klemme verbunden, an der ein voreinstellbares Potential U0 liegt. Dieses Potential
kann Werte zwischen dem Nullpotential und dem Potential ;-U2 annehmen und beispielsweise
mittels eines Spannungsteilers aus ohmschen Widerständen oder auch eines elektronischen
Spannungsteilers mit Transistoren eingestellt werden. An den gemeinsamen Verbindungspunkt
der beiden Dioden D 2, D 3 ist ein Kondensator C 3 angeschlossen, dessen
anderer Belag über einen mechanischen oder elektronischen Schalter k in dessen Ruhestellung
mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 2U2 und in dessen Arbeitsstellung mit
dem negativen Pol der Spannungsquelle U1 verbindbar ist. Der Kapazitätswert des
Kondensators C3 ist wesentlich kleiner als der des Kondensators C 1 gewählt. Das
Verhältnis C 1: C 3 und die Potentialdifferenz zwischen Ruhe- und
Arbeitsfeder des Schalters k bestimmen die maximal abzuzählende Impulszahl (Zählrate).
Der Schalter k kann ein Kontakt eines Relais sein, das durch die Zählimpulse gesteuert
wird.
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Die Wirkungsweise ist folgende: In der Ausgangsstellung des Impulszählers
wird der Transistor T 1 über den Widerstand R 2 voll ausgesteuert. Da der linke
Anschluß des Widerstandes R 4 damit praktisch auf Nullpotential liegt, wird der
Transistor T2 mit einem Teil der Spannung U2 gesperrt. Dadurch führt der Kondensator
C 2 an seinem linken Belag etwa Nullpotential und an seinem rechten Belag etwa das
Potential -U--t. Der Kondensator C 1 sei zunächst als entladen angenommen, während
der Kondensator C3 auf die Differenzspannung 2U2-UO aufgeladen ist.
Durch
Betätigung des Schalters k wird folgender Stromkreis gebildet: 0-T2-R6-D1-D2-C3-k-U1-0.
In diesem Stromkreis wird der Transistor T2 ausgesteuert, wodurch der rechte Belag
des Kondensators C 2 etwa auf Nullpotential geschaltet wird und das nunmehr am linken
Belag auftretende positive Potential den Transistor T1 sperrt. Nach Sperrung des
Transistors T 1 wird der Kondensator C 1 über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors
T2 etwa auf die Spannung U 1 verhältnismäßig schnell aufgeladen. Danach bleibt der
Transistor T2 durch das negative Potential am Abgriff des Spannungsteilers R
4, R 5 leitend. Der Schalter k ist inzwischen in die Ruhestellung
zurückgebracht und dabei der Kondensator C 3 wieder auf die genannte Differenzspannung
aufgeladen worden. Allmählich ist auch die Sperrspannung für den Transistor T 1
unter dem Einfluß der über den Widerstand R 2 auf den Kondensator C 2 einwirkenden
Spannung U1 abgebaut, so daß der Umschaltvorgang in den ursprünglichen Zustand des
Multivibrators erfolgt.
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Bei diesem Umschaltvorgang wird der Transistor T 1 leitend gesteuert
und, da sein Kollektorpotential weniger negativ wird, der Transistor T2 über den
Spannungsteiler R4, R 5 gesperrt. Beim Leitendwerden des Transistors T 1
entlädt sich der vorher auf die Spannung U1 aufgeladene Kondensator C1 über die
Dioden D 1, D 2 bis auf die Spannung U0. Mit der Einstellung der Spannung U0 lassen
sich also definierte Ladungszustände des Kondensators C 1 zu Beginn der Zählung
erreichen.
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Die Impulszählung kann nun beginnen. Während der Zählung tritt am
rechten Belag des Kondensators C 1 positives Potential auf, das die Diode D 1 sperrt.
Dadurch wird verhindert, daß der Kondensator C 1 sich über Nebenschlußstromkreise
entladen kann. Der erste Zählimpuls bringt den Schalter k in Arbeitsstellung, wodurch
folgender Stromkreis zustande kommt: 0-T1-C1-D2-C3-k-U1-0. In diesem Stromkreis
wird die Ladung des Kondensators C 1 um einen bestimmten, durch die Ladung und Größe
des Kondensators C 3 und die Spannung U 1 bedingten Betrag abgebaut, weitgehend
unabhängig davon, wie lange sich der Schalter k in Arbeitsstellung befindet. Während
der Arbeitsstellung des Schalters k wird die Diode D 3 gesperrt, so
daß die Ladung des Kondensators C3 nicht durch die Spannung U0 beeinflußt werden
kann. Bei Rückkehr des Schalters k in die Ruhestellung wird der Kondensator C 3
wieder umgeladen, wobei die Diode D 3 leitend ist. Die Diode D 2 verhindert jetzt,
daß die durch den ersten Zählimpuls verringerte Ladung des Kondensators C1 durch
die Spannung 2U2 oder U0 beeinflußt werden kann. Beim zweiten und den folgenden
Zählimpulsen erfolgen entsprechende Vorgänge, wobei jedesmal die Ladung des Kondensators
C 1 um eine bestimmte Größe verringert wird, bis schließlich nach einer bestimmten
Anzahl von Impulsen, beim Erreichen der Zählrate, die Diode D 1 leitend und der
Transistor T2 ausgesteuert wird. Der Multivibrator kippt dann in den anderen Schaltzustand,
dessen Dauer durch das Zeitglied R2, C2 bestimmt wird. Nach Ablauf der Sperrzeit
des Transistors T1 kann erneut mit der Zählung begonnen werden. Das Potential U0
kann in der Zeit, in der der Transistor T1 gesperrt ist, verändert werden. Die Vorteile
des Impulszählers liegen in dem geringen Aufwand, in der zu erzielenden hohen Zählrate
und in der leichten Einstellbarkeit unterschiedlicher Zählraten. Mehrere derartige
Impulszähler lassen sich auch in bekannter Weise parallel oder in Reihe betreiben.