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Binäre Zählschaltung Es sind aus hintereinandergeschalteten Stufen
aufgebaute Binärzähler bekannt, bei denen jede Stufe ein bistabiles, magnetisches
Element, beispielsweise einen Magnetkern, aufweist. Der Magnetkern ist mit mehreren
Wicklungen versehen, denen Stromimpulse zugeführt werden, wodurch er in seinen positiven
oder negativen Remanenzzustand einstellbar ist. Außerdem wird bei einem derartigen
Binärzähler zur Steuerung des Magnetkerns und zur Verbindung der einzelnen Stufen
ein speicherndes Netzwerk benötigt, das z. B. aus Kondensatoren und Widerständen,
gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung von Transistoren, besteht. Werden dem
Eingang des Zählers Impulse bestimmter Polarität zugeführt, so wird die Impulszahl
in binärer Form durch die Remanenzzustände der Magnetkerne dargestellt.
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Bei den bekannten Zählern dieser Art ist auf dem Magnetkern außer
einer Eingangs- und einer Ausgangswicklung noch eine dritte Magnetisierungswicklung
aufgebracht, die an den der Stufe zugeordneten Transistor oder eine Logikschaltung
angeschlossen ist und als Rückführungswicklung bezeichnet werden kann. Sie hat die
Aufgabe, eine Umschaltung des Kerns durch einen Impuls in der Eingangswicklung bei
bestimmten Zählerstellungen zu verhindern. Diese Maßnahme ist nötig, da bei der
Aufladung des Kondensators und nachfolgender Entladung Ströme wechselnder Richtung
über die Eingangswicklung des Magnetkerns fließen, die den Kern bei jedem Zählimpuls
fortwährend ummagnetisieren würden, so daß keine eindeutige binäre Zählung zustande
käme.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine binäre Zählschaltung dieser besonderen
Gattung, deren hintereinandergeschaltete Stufen einen Magnetkern mit Eingangs- und
Ausgangswicklungen, einen Transistor und ein Netzwerk mit einem speichernden, sich
selbsttätig wieder entladenden Element enthalten. Nach der Erfindung ist die Zählschaltung
so ausgebildet, daß in jeder Stufe der Magnetkern für den Zählvorgang mit zwei Wicklungen,
einer Eingangs- und einer Ausgangswicklung, versehen ist und jeweils zwei aufeinanderfolgende
Speichernetzwerke brückenähnlich so miteinander verbunden sind, daß eine Eingangswicklung
die Brückendiagonale bildet und die eine der zur Brückendiagonale parallelen Brückenhälften
die Eingangswicklung der vorhergehenden Stufe und ein Speicherelement und die andere
Brückenhälfte die Eingangswicklung der nächsthöheren Stufe sowie ein Speicherelement
enthält, und die beiden Brückenhälften so symmetriert sind, daß während der Entladung
der beiden Speicherelemente kein Strom in der durch eine Eingangswicklung gebildeten
Brückendiagonale fließt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand einer dreistufigen
Zählschaltung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise der Zählschaltung wird davon ausgegangen,
daß sich die Magnetkerne S1 ... S3 bei Beginn des Zählvorganges in ihrem
positiven Remanenzzustand befinden. Dieser Zustand soll bedeuten, daß im Kern keine
Information gespeichert ist (= 0). Sinngemäß enthält ein Kern, der in seinen negativen
Remanenzzustand gebracht wurde, die Information »L«. Durch die Zählimpulse
UE, die mit negativer Polarität der Basis des Transistors T zugeführt werden, wird
die Kollektor-Emitter-Strecke niederohmig, und der Kondensator C lädt sich über
die Eingangswicklung W" des Magnetkerns S1 auf die Batteriespannung UB auf.
Die Wicklung W11 ist so aufgebracht, daß der Ladestrom im Sinne der Erzeugung eines
positiven Remanenzzustandes fließt. Der Zustand des Kerns wird somit durch den Ladestrom
nicht beeinflußt. Nach dem Abklingen des Steuerimpulses ist die Kollektor-Emitter-Strecke
des Transistors T hochohmig geworden, und der Kondensator C entlädt sich über W11
und R. Da der Entladestrom des Kondensators gegenüber dem Ladestrom in umgekehrter
Richtung fließt, wird der Kern S1 vom positiven in den negativen Remanenzzustand
ummagnetisiert. Der Kern enthält nunmehr eine Information L. Die Wicklung Wl, des
Kerns S, ist so gepolt, daß der in ihr induzierte Spannungsstoß den Transistor T1
sperrt. Die Kerne S2 und S3 werden vom ersten Eingangsimpuls somit nicht beeinflußt
und bleiben im Zustand 0 (Zählerstellung L 00).
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Beim zweiten Eingangsimpuls wird der Magnetkern S1 durch den Ladestrom
des Kondensators C vom Zustand L in den Zustand 0 gebracht. Der dabei
in
W12 induzierte Spannungsstoß öffnet den Transistor T1, so daß sich der Kondensator
C1 auflädt. Da S2 bereits im Zustand 0 ist, bleibt der Kern S2 durch den Ladestrom
des Kondensators C1 unbeeinflußt. Mit Beendigung des zweiten Eingangsimpulses sind
die beiden Transistoren T und T1 hochohmig geworden, und die Kondensatoren C und
C1 entladen sich über R und W11 bzw. R1, W11 und W21. Da nun die Entladeströme von
C und C1 in der Wicklung W11 in entgegengesetzter Richtung fließen, ist in dieser
Wicklung nur der Differenzstrom wirksam, der bei entsprechender Dimensionierung
der Schaltung so klein ist, daß sich der magnetische Zustand des Kerns S1 nicht
ändern kann. Dagegen fließt über die Wicklung W21 ein dem vorhergehenden Ladestrom
entgegengesetzter Kondensatorentladestrom, der den Kern S2 in den Zustand L bringt.
Der Zählerstand ist nunmehr nach dem Abklingen des zweiten Steuerimpulses 0 L 0.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die folgenden Steuerimpulse
den Zählerstand auf LLO, 00L usw. erhöhen. Dabei ist wesentlich, daß nunmehr die
Kondensatorspeicher der folgenden Stufen aufgeladen werden und sich wieder entladen
und die Entladeströme zweier benachbarter Kondensatoren die zwischen ihnen angeschaltete
Eingangswicklung eines Magnetkerns wegen ihrer gegensätzlichen Richtung nicht erregen.
Diese besondere Eigenschaft der Zählschaltung. nach der Erfindung hat zur Folge,
daß zur Zählung nur zwei Magnetisierungswicklungen für jeden Kern benötigt werden,
gegenüber mindestens drei Wicklungen bei bekannten Zählschaltungen. Da das Aufbringen
von Wicklungen bei den sehr kleinen Magnetkernen einen erheblichen technischen Aufwand
erfordert, bedeutet der Gewinn einer Wicklung einen wesentlichen Fortschritt, zumal
auch der Wickelraum sehr beschränkt ist. So kann die für den eigentlichen Zählvorgang
eingesparte Wicklung zur Auslösung zusätzlicher Funktionen der Zählschaltung dienen.
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Die Summe der Eingangsimpulse wird als Binärzahl durch die Remanenzzustände
der Magnetkerne dargestellt. Jede Stufe teilt die ihr zugeführten Impulse im Verhältnis
1 : 2. Wie es bei einer im reinen Binärcode zählenden Schaltung sein muß, tritt
auf Grund dieser Teilereigenschaft am Ausgang des dreistufigen Binärzählers nach
je acht Eingangsimpulsen ein Ausgangsimpuls UA auf. Der Zustand jeder Stufe kann
über Auskoppelleitungen an eine Einrichtung zur Anzeige des Zählerstandes signalisiert
werden.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist in die Zuleitung zur Basis jedes
Transistors eine Induktivität eingeschaltet. Diese Induktivität ist nicht unbedingt
notwendig, jedoch in schaltungstechnischer Hinsicht zweckmäßig, da mit ihrer Hilfe
die Steilheit der Impulse in einer für den Zählvorgang günstigen Weise beeinflußt
werden kann.
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Durch Anfügen weiterer Stufen läßt sich eine Zählkette beliebiger
Länge bilden. Es ist auch möglich, in der erfindungsgemäßen Zählschaltung Transistoren
anderen Leitfähigkeitstyps zu verwenden, wenn die entsprechenden Polaritätsbedingungen
beachtet werden. Zum Auslösen zusätzlicher Funktionen können die Kerne weitere Wicklungen
tragen, beispielsweise kann auf jedem Kern noch eine Rücksetzwicklung aufgebracht
sein, der Impulse zum Löschen des Zählergebnisses zugeführt werden. Diese Wicklungen
sind jedoch nur Zusatzeinrichtungen und für den eigentlichen Zählvorgang unerheblich.