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Anordnung zur Anzeige von Zustandsänderungen von Kontakten in einer
Anordnung mit einer Vielzahl von Kontaktvorrichtungen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Anordnung zur Anzeige von Zustandsänderungen von Kontaktenin einer Anordnung
mit einer Vielzahl « von Kontaktvorrichtungen. In komplexen Anlagen mit zahlreichen
zusammenwirkenden und in Abhängigkeit von zahlreichen Veränderlicben arbeitenden
Organen ist es oft erforderlich, die Z-istandsänderungen dieser Organe zu überwachen,
weil die automatische Steueranordnung der Anlage, beispielsweise ein digitales elektronisches
Rechengerät, logische Entscheidungen auf Grund dieser Zustandsänderungen überwachen
muß.
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Im allgemeinen handelt es sich dabei um Steuer-und überwachungsorgane,
die zwei Betriebszustände haben können (offen oder geschlossen). Beispielsweise
sind in der Wärmekraftzentrale eines Elektrizitätswerkes unter anderem Mechanismen
vorhanden, welche den Strömungsmittelfluß des Wärmekreislaufes steuern (Ventile),
ferner Mechanismen, die den elektrischen Strom steuern (Trennschalter, Leistungsschalter),
sowie überwachungsorgane (Fühler), welche in bezug auf einen vorgegebenen Kennwert
den einen oder den anderen von zwei Zuständen annehmen können (Manokontakte).
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Die übertragung der Informationen über den Betriebszustand der Schaltorgane
zu dem Betriebssteuerwerk geschieht im allgemeinen durch Relais, wobei ein Relais
mit einem Arbeitskontakt jedem solchen Organ zugeordnet ist und synchron mit diesem
gesteuert wird.
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Die Wiedergabe des Zustandes der Organe der Wärmekraftanlage durch
ein Relais ergibt den Vorteil, daß die Masse der elektronischen Anlage vollständig
von der Masse der Wärmekraftanlage isoliert ist.
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Es ist bekannt, jedem Relais einen magnetischen Ringkern mit rechteckiger
Hysteresisschleife zuzuordnen, daß die Ummagnetisierung des Ringkerns vom Zustand
eines Relaiskontakts beeinflußt wird. Durch Abfragen der in einer Matrix angeordneten
Ringkerne ist es dann möglich, die Zustände der Relais festzustellen. Eine solche
Anordnung läßt aber nicht erkennen, ob das Relais seit der letzten Abfragung seinen
Zustand geändert hat, obgleich für die Anordnung nicht die Zustände, sondern die
Zustandsänderungen von Bedeutung sind. Zur Feststellung der Zustandsänderungen müssen
daher in dem Rechengerät besondere Speicherungen und Vergleiche durchgeführt werden.
Außerdem ergibt die Verwendung einer einzigen Ringkernma rix eine beträchtliche
Unsicherheit, denn wegen der teilweisen Erregung der auf den erregten Zeilen- und
Spaltenleitungen sitzenden Ringkerne sowie aus anderen Ursachen können Störimpulse
erzeugt werden, die eine Zustandsänderung vortäuschen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, welche unmittelbar
die Zustandsänderungen der Relaiskontakte an eigt und bei der fehlerhafte
Anzeigen auf Grund der angegebenen Ursachen weitgehend verhindert sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe enthält die nach der Erfindung ausgeführte
Anordnung a) eine erste Matrix aus magnetischen Ringkernen mit rechteckiger Hysteresisschleife
mit Zeilenleitungen, Spaltenleitungen und einer durch alle Ringkerne gehenden Leseleitung,
bei welcher jeder Ringkern eine Wicklung trägt, die unmittelbar mit den beiden Klemmen
eines der Kontakte verbunden ist, deren Zustandsänderangen überwacht werden sollen;
b) eine zweite Ringkernmatrix und eine dritte Ringkernmatrix, die mit der
gleichen Zahl von Zeilenleitungen und Spaltenleitungen wie die erste Ringkernmatrix
sowie jeweils mit einer durch alle Ringkeme gehenden Leseleitung und mit einer durch
alle Ringkerne gehenden Inhibitionsleitung ausgestattet sind, wobei einerseits die
einander entsprechenden Zeilenleitungen und andererseits die einander entsprechenden
Spaltenleitungen aller drei Ringkernmatrizen in Reihe geschaltet sind;
c)
Abfrageschaltungen, welche in aufeinanderfolgenden Abfrageperioden koinzidierende
Stromimpulspaare, die jeweils aus zwei aufeinanderfol '-enden Impulsen entgegengesetzter
Polarität der halben Ummagnetisierungsstromstärke bestehen, der Reihe nach derart
über jeweils eine der Zeilenleitungen und eine der Spaltenleitungen schicken, daß
alle Ringkerne systematisch der Reihe nach erregt werden; d) bistabile Kippschaltungen,
die an die Leseleitungen der drei Speichermatrizen angeschlossen sind und in Abhängigkeit
von der Größe der auf diesen Leitungen erscheinenden Leseimpulsen den einen oder
den anderen Zustand annehmen; e) eine erste logische Schaltung, welche an die Ausgänge
der bistabilen Kippschaltungen ange-C schlossen ist und in Abhängigkeit von deren
Inhalt die Inhibitionsleitungen der zweiten und der dritten Speichermatrix steuert;
f) eine zweite logische Schaltung, welche an die Ausgänge der bistabilen
Kippschaltungen angeschlossen ist und ein die Zustandsänderung eines Kontakts anzeigendes
Signal abgibt, wenn die Zustände der den ersten beiden Speichermatrizen zugeordneten
Kippschaltungen gleich und von dem Zustand der der dritten Speichermatrix zugeordneten
Kippschaltung verschieden sind. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht
darin, daß das Ergebnis aufeinanderfolgender Abfragungen eines einem bestimmten
Kontakt zugeordneten Ringkerns der ersten Matrix nacheinander in entsprechende Kerne
der zweiten und der dritten Matrix übertragen wird, so daß beim gleichzeitigen Abfragen
dieser einander entsprechenden Keine der gleiche Inhalt festgestellt wird, wenn
sich der Zustand nicht geändert hat, während unterschiedliche Inhalte festgestellt
werden, wenn sich der Zustand geändert hat. Aus der Art dieser Unterschiede kann
ferner festgestellt werden, welcher Art die Zustandsänderung ist (Öffnen oder Schließen
des Kontakts) oder ob es sich um eine Störanzeige handelt, die nicht von einer Zustandsänderung
des Kontakts hervorgerufen wurde. Diese Störanzeigen werden durch die zweite logische
Schaltung unterdrückt, welche erst dann ein Signal abgibt, wenn die Zustandsänderung
bei zwei aufeinanderfolgenden Abfragungen bestätigt worden ist.
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Die drei Ringkernmatrizen werden gleichzeitig in wiederholten Abfragungen
abgetastet. Jede Elementarabfragung durch ein Stromimpulspaar dauert eine gewisse
Zeit, die als Abfrageperiode bezeichnet wird, und die Abfragung sämtlicher Ringkerne
der Matrizen nacheinander wird als Abfragezyklus bezeichnet. Wenn bei einer praktischen
Anwendung der Erfindung die Zahl der zu überwachenden Kontakte 3000 beträgt,
kann die Abfrageperiode 20 #ts betragen, während der Abfragezyklus 60 ms
beträgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.
Darin zeigt F i g. 1 die Anordnung eines Ringkerns der ersten Matrix der
Anordnung mit den verschiedenen Leitungen und einer zusätzlichen Wicklung, F i
g. 2 den zeitlichen Verlauf der verschiedener. Strom- und Spannungsimpulse,
die bei dem Ringkerv von F i g. 1 im Verlauf einer Abfrageperiode auftreten
können, F i g. 3 die annähernd rechteckige Hysteresisschleife der verwendeten
Ringkerne, F i g. 4 ein Blockschaltbild der gesamten Anordnung nach der Erfindung,
F i g. 5 ein Schema zur Darstellung des Prinzips der Anordnung von F i
g. 4 im Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender Abfrageperioden, F i
g. 6 ein Schema zur Darstellung des Betriebs der Anordnung von F i
g. 4 im Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender Abfragezyklen, F i
g. 7 eine genauere Darstellung eines Teils der Prüfmatrix der Anordnung von
F i g. 4 und F i g. 8 eine genauere Darstellung eines Teils einer
Speichermatrix der Anordnung von F i g. 4. Entsprechend der üblichen Anwendung
von Magnetkernmatrizen geht durch jeden Ringkern eine senkrechte Leitung der Ordnungszahl
xi, eine waagerechte Leitung der Ordnungszahl yi und eine Leseleitung L, die allen
Ringkernen der Matrix gemeinsam ist (F i g. 1). Die Leseleitung L ist über
eine nicht dargestellte Leseimpedanz ZL geschlossen. Die Auswahl des Ringkerns (ij)
erfolgt dadurch, daß gleichzeitig an die Leitung xi einerseits und an die Leitunor
yj andererseits zwei gleiche Ströme 1/2 (F i g. 3)
angelegt werden, deren
Summe dem Ummagnetisierungsstrom I entspricht. Man erreicht dadurch, daß nur der
gewählte Ringkem (1j) ummagnetisiert wird.
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Der Abfrageimpuls wird zweimal nacheinander mit entgegengesetzter
Polarität in einem Zeitabstand von einigen Mikrosekunden im Verlauf einer Abfrageperiode
zu den Zeitpunkten T, und T, angelegt. Diese beiden Impulse sind schematisch in
dem Diagramm a von F i g. 2 dargestellt. Aus F i g. 3 ist zu erkennen,
daß dann der den magnetischen Zustand des Ringkerns darstellende Punkt, der ursprünglich
in der Stellung -B, war (wobei dieser Zustand üb-
licherweise dem Binärwert
1 zugeordnet ist), im Zeitpunkt ti in den Punkt +B., und von da in den Punkt
+B" (Zustand Null) geht und daß er im Zeitpunkt t. in den Punkt -B, geht und von
da in den Punkt -B, zurückkehrt.
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Jeder Ringkern ist außer mit den drei zuvor erwähnten Leitungen noch
mit einer WicklungS mit mehreren Windungen ausgestattet, wie in F i g. 1
dargestellt ist. Die Enden dieser Wicklung sind mit den beiden Seiten des Kontakts
verbunden, dessen Adresse (ii) mit der Adresse des Ringkerns identisch ist. Die
Verbindung zwischen dem Ringkern und dem entsprechenden Relais erfolgt durch ein
Koaxialkabel, damit Streukapazitäten vermieden werden und eine möglichst geringe
induktive Belastung erhalten wird. Die Länge des Kabels ist in der Praxis auf einige
Meter beschränkt.
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Wenn der Kontakt offen ist, ist der Ringkem nur durch die Kapazität
des Koaxialkabels belastet. Aus F i g. 3 ist zu erkennen, daß der Ringkern,
falls er ursprünglich im Zustand -B, war, durch den Stromimpuls I zur Zeit t. in
den Zustand +B, ummagnetisiert wird und daß er dann durch den Stromimpuls -I zur
Zeit t. in den Zustand -B" zurückgebracht wird. Als Folge davon erhält man an den
Klemmen der Leseimpedanz ZL zwei Spannungsimpulse entgegengesetzter Polarität, die
im Diagramm b von F i g. 2 dargestellt sind.
Wenn
dagegen der Kontakt (ii) geschlossen ist, ist der Ringkern (ii) beträchtlich belastet.
Um die Auswirkung zu erkennen, welche diese Belastung auf die an den Klemmen der
Impedanz ZL erscheinende Spannung hat, muß man bei der Anordnung von F i
g. 1 die Leitung L als die Primärwicklung und die Wicklung S als die
Sekundärwicklung eines Übertragers ansehen. Wenn angenommen wird, daß die Wicklung
S vier Windungen hat (was die größte Windungszahl ist, die praktisch bei
den verwendeten Rinakernen realisierbar ist), erhält man für den übertrager ein
Impedanzübersetzungsverhältnis 16.
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Der ohmsche Widerstand des Verbindungskreises zwischen dem Ringkern
und dem geschlossenen Kontakt erreicht höchstens 0,5 Ohm. Der induktive Anteil
der Impedanz des überwachungskreises in der Arbeitsstellung (bei kurzgeschlossenem
Koaxialkabel) entspricht höchstens einem Wert von 2 gH bei einer Betriebsfrequenz
in der Größenordnung von 250 kHz, was in grober Annäherung zwei Impulsen
entgegengesetzter Polarität mit einer Gesamtdauer von 4 #ts entspricht. Man erhält
somit eine induktive Impedanz in der Größenordnung von 3 Ohm, gegen die der
ohmsche Widerstand vernachlässigbar ist.
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Diese Impedanz von 3 Ohm erscheint an der Primärwicklung mit
dem Wert 3/,6 Ohm, also etwa 0,2 Ohm. Da die die Leseleitung L abschließende
Impedanz ZL in der Größenordnung von 100 Ohm liegt, ist zu erkennen, daß
das Schließen des Kontakts (ij) für den Ringkern (ij) eine beträchtliche Belastung
ergibt. Diese Belastung hat die Wirkung, daß in dem Ringkern entmagnetisierende
Amperewindungen induziert werden, sobald die Ummagnetisierung beginnt. Dies hat
einen sehr viel geringeren resultierenden Magnetisierungsstrom zur Folge und dementsprechend
eine längere Ummagnetisierungszeit, da bekanntlich die Ummagnetisierung um so schneller
erfolgt, je stärker der Magnetisierungsstrom ist. Unter diesen Bedingungen
sind die dem Ringkern zugeführten Impulse für eine vollständige Ummagnetisierung
zu kurz. Die Abfragestromimpulse +I und -I erzeugen daher kleine Zyklen, für welche
die Remanenzwerte sehr viel kleiner als +B, bzw. -B, (F i g. 3) sind. Als
Folge davon sind die an der Leseimpedanz im Fall eines geschlossenen Kontakts erhaltenen
Spannungsimpulse V, und V, kleiner als die Impulse, die bei offenem Kontakt erhalten
werden; sie sind sogar kleiner als die Hälfte dieser Impulse. Diese Impulse sind
im Diagramin c von F i g. 2 dargestellt. Nach einigen Abfrageperioden bei
geschlos senem Kontakt stabilisiert sich der Punkt der remanenten Magnetisierung
bei B in F i g. 3. Wenn nur eine sehr kleine Zahl von Kontakten geschlossen
ist, hat der erhaltene Impuls eine Amplitude von 10 bis 15 Einheiten,
wenn willkürlich dem Impuls, welcher dem stationären Betrieb bei offenem Kontakt
entspricht, der Wert 100 Einheiten zugeordnet wird. Wenn jedoch die Zahl
der geschlossenen Kontakte beträchtlich ist und die Verteilung dieser Kontakte möglichst
ungünstig ist, wird die systematische Kompensation der von den halberregten Kernen
auf der Leseleitung erzeugten Impulse (die in an sich bekannter Weise durch eine
geeignete Anordnung der Ringkerne in der Matrix und eine entsprechende Führung der
Leseleitung erreicht werden kann) gestört, so daß die von den halberregten Kernen
stammenden Impulse in Erscheinung treten; im ungünstigsten Fall können die Leseimpulse
im stationären Betrieb bei geschlossenem Kontakt eine Amplitude von etwa 45 Einheiten
haben.
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Die nach der Erfindung ausgeführte Anordnung zur Feststellung geschlossener
Kontakte ist sehr viel einfacher als die bekannten sogenannten »Inhibitionsanordnungen«,
bei denen der geschlossene Kontakt durch den Ringkern einen genau bemessenen Strom
schickt, der das Auftreten der Impulse verhindern soll, welche bei offenem Kontakt
erscheinen. Da die, Polarität der Abfrageimpulse in verschiedenen Teilen der Matrix
zur Kompensation von Störeffekten umgekehrt wird, muß auch die Polarität des Inhibitionsstromes
entsprechend geändert werden. Die vorstehend beschriebene Anordnung ist also sehr
viel einfacher und leichter aufzubauen.
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Bei der ersten auf das öffnen des Kontakts folgenden Abfragung findet
somit der Stromimpuls +I zur Zeit t, den Ringkern in dem Zustand, der dem Arbeitspunkt
B, entspricht. Die erste daraufhin durchlaufene Hysteresisschleife, die in F i
g. 3 gestrichelt dargestellt ist, bringt dann den positiven Remanenzpunkt
nach B2, der geringfügig oberhalb +B, liegt. Der Stromirapuls -I bringt zur Zeit
t. den negativen Remanenzpunkt in die unmittelbare Nähe des Punktes -
B, In F i g. 3 ist zu erkennen, daß die Induktionsänderung (B.-B1)
beträchtlich kleiner als die Änderung von +B, nach -B, im Dauerbetrieb ist, während
die Änderung [B2 - (- B,)]
etwas größer ist. Dies führt zu folgendem
Ergebnis, das regelmäßig erhalten wird und vollkommen reproduzierbar ist: Der erste
Impuls V, nach dem öffnen des Kontakts (Diagramm d von F i g. 2) ist
beträchtlich kleiner als der bei dauernd geöffnetem Kontakt erhaltene Impuls. Dagegen
ist der IMPU1S V2 etwas größer. Von der folgenden Abfragung an (Diagramm e) erhält
man wieder zwei Impulse gleicher Amplitude wie im Diagramm b.
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Wenn man den Impulsen V, und V, im Dauerbetrieb bei offenem Kontakt
(Diagramm b oder e) willkürlich den Wert 100 zuordnet, hat der erste
Impuls V, nach dem Öffnen des Kontakts eine Amplitude in der Größenordnung von
85, während der zweite Impuls V, eine Amplitude von etwa 105 hat.
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Unter Berücksichtigung der Streuung der magnetischen Eigenschaften
und der experimentell festgestellten Schwankungen der Schwellwerte, welche die elektrische
Unterscheidung zwischen den Binärwerten 0 und 1 ergeben, muß der Abstand
zwischen (V1).ff.. = 85 und (VI)geschlossen # 45 als unzureichend angesehen
werden, um mit Sicherheit die Identifizierung eines offenen Kontakts bei der ersten
Abfragung nach dem öffnen zu gewährleisten. Da jedoch der auf das öffnen folgende
Impuls V2 die Amplitude 105 hat, ergibt er jede Sicherheit der Identifizierung
gegenüber dem Impuls bei geschlossenem Kontakt mit einer Amplitude 45.
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Daher wird vorzugsweise nicht der Impuls Vl, sondern der Impuls V,
als »Leseinipuls« verwendet. Zur Feststellung des Unterschiedes zwischen den Zuständen
eines Relais bei zwei aufeinanderfolgenden Abfragungen ist es bekannt, den durch
eine Abfragung festgestellten Zustand zu speichern und bei der folgenden Abfragung
mit dem dann festgestellten Zustand zu vergleichen. Man hat in diesem Fall eine
erste Matrizenanordnung, die »Prüfinatrix« R, welche den Zustand jedes durch seine
Adresse gekennzeichneten
Kontakts im Verlauf der Abfragung anzeigt,
und eine zweite Matrix, die »Speicherinatrix« M, in welche der Zustand der Prüfmatrix
übertragen wird, damit eventuelle Änderungen festgestellt und die erforderlichen
Wirkungen daraus abgeleitet werden können. Wenn man beispielsweise übereinkunftsgemäß
festlegt, daß der einem offenen Kontakt entsprechende Ummagnetisierungszustand mit
1 und der einem geschlossenen Kontakt entsprechende Ummagnetisierungszustand
mit 0 bezeichnet werden, besteht dieses Verfahren also darin, daß an der
entsprechenden Adresse folgende Werte in die Speicher eingeschrieben werden: C,
Prüfmatrix R: 1 Speichermatrix M: 1 .
Wenn sich der Kontakt
schließt und geschlossen bleibt, wird in die Präfinatrix eine Null eingeschrieben:
und dann wird die Null in die Speichermatrix übertragen, so daß folgender Zustand
erhalten wird: C
Wenn sich umgekehrt der Kontakt öffnet, ändert sich der vorher-ehende Zustand
0; 0, der dem geschlossenen Kontakt entspricht, in den Zustand
1; 0
und dann in den Zustand 1; 1.
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Die Zustandsänderung in der Richtung »offengeschlossen« wird bei dem
angegebenen Fall mit 0; 1
angezeigt, während die Zustandsänderung in der Richtung
»geschlossen-offen« durch 1; 0 angezeigt wird. Das Eingreifen des Rechengeräts
wird also entweder durch den Zustand 0; 1 oder durch den Zustand
1; 0 ausgelöst.
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Ein solches Verfahren arbeitet zwar grundsätzlich richtig, jedoch
besteht dabei die Gefahr, daß Störungen ein irrtümliches Eingreifen des Rechengeräts
auslösen. Durch die Wirkung eines Störimpulses, der zufällig auf die den Matrizen
zugeordneten elektronischen Schaltungen einwirkt, beispielsweise infolge des Einschaltens
einer elektrischen Maschine oder auf Grund von Prellungen eines Relais, kann die
Darstellung des Magnetisierungszustandes der Matrizen kurzzeitig geändert werden,
so daß das Betriebssteuerwerk irrtümlich in der einen oder anderen Richtung ausgelöst
wird.
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Nach der Erfindung wird die Sicherheit der ausgewerteten Informationen
durch eine Redundanz verbessert, die dadurch erhalten wird, daß ein Zustand, der
sich verändert hat, zweimal nacheinander beobachtet wird. Der Zustand »offen« oder
»geschlossen« eines Ringkerns wird erst dann als tatsächlich neu und als Anzeige
einer Zustandsänderung des entsprechenden Relais angesehen, wenn dieser Zustand
im Verlauf von zwei aufeinanderfolgenden Abfragezyklen festgestellt worden ist.
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Dieses Verfahren bedingt die Verwendung von zwei der Priifmatrix zugeordneten
Speichermatrizen M, und M..
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Der Aufbau und die Wirkungsweise der zur Durchführung dieses Verfahrens
dienenden Anordnung soll nun an Hand von F i g. 4, 5 und
6 erläutert werden.
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Die Anordnung von F i 4 enthält einen Impulszähler 1, dem über
eine Torschaltung 25, deren Aufgabe später noch erläutert wird, Taktimpulse
zugeführt werden, die von einem Generator 2 geliefert werden. Dieser Zähler ist
als Binärzähler ausgeführt und in der symbolischen Darstellung in seine verschiedenen
Binärstufen unterteilt.
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Die Prüfmatrix R und die Speichermatrizen M, und M2 sind in F i
g. 4 mit den Bezugszeichen 4, 5
bzw. 6 versehen. Zur
Vereinfachung der Darstellung sind die Ringkerne der Matrix 4 und die zuvor erwähnten
Wicklungen S nicht dargestellt; sie sind in der vergrößerten Teilansicht
von F i g. 7 zu erkennen, ebenso wie die Ringkerne der Matrizen
5 und 6 in der Darstellung von F i g. 8. Die drei Matrizen
sind in herkömmlicher Weise gefädelt: sie enthalten die gleichen Leitungen xi und
die gleichen Leitungen yi, wobei die einander entsprechenden Zeilenleitungen und
die einander entsprechenden Spaltenleitungen jeweils in Serie geschaltet sind.
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Eine in herkömmlicher Weise ausgeführte elektronische Anordnung
31 führt nacheinander zwei Stromimpulse +J/2 und -J/2, die
von einem Generator 3 geliefert werden, den aufeinanderfolgenden Leitungen
xi zu, wobei die Ordnungszahl x bei jedem Impuls, d. h. bei jeder Abfrageperiode
um eine Einheit erhöht wird. In entsprechender Weise legt eine Anordnung
32 die Impulse +J/2 und -J/2 jeweils 2-mal (beispielsweise
32mal) nacheinander an die gleiche Leitung yi, anschließend an die Leitung yi+I
usw.
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Jede der drei Matrizen enthält eine Leseleitung 7,8
bzw.
9 und jede dieser Leseleitungen ist -über eine nicht dargestellte Leseimpedanz
geschlossen. Diese Leitungen sind jeweils mit dem Eingang eines Leseverstärkers
10, 11 bzw. 12 verbunden. Die Matrix 5
enthält eine Inhibitionsleitung
13, die von einem Verstärker 29 kommt und durch sämtliche Ringkerne
der Matrix geht. In gleicher Weise ist eine von einem Verstärker 30 kommende
Inhibitionsleitung 14 durch sämtliche Ringkerne der Matrix 6 geführt.
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Die Anordnung von F i g. 4 enthält ferner vier bistabile Kippschaltungen
15, 16, 17 und 18. Die Kippschaltungen 15 und 16 sind
dem Leseverstärker 10
zugeordnet, die Kippschaltung 17 ist mit dem
Leseverstärker 11 verbunden, und die Kippschaltung 18
ist an den Leseverstärker
12 angeschlossen. Die in Form von Relaiskontakten dargestellten Organe
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und 22 sind in Wirklichkeit elektronische Umschalter, welche bei jedem
ihrem Eingang zugeführten Taktimpuls umschalten und am Eingang und Ausgang der bistabilen
Kippschaltungen 15 und 16 so angeschlossen sind, daß sie während einer
Abfrageperiode den Eingang der Kippschaltuno, 15 und den Ausgang der Kippschaltung
16 in Betrieb setzen und bei der folgenden Abfrageperiode den Zustand umkehren.
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Am Ausgang der Kippschaltungen ist durch eine Nebeneinanderfügung
der beiden Ausgänge angedeutet, daß sowohl die binäre Größe als auch ihr Komplement
verwendet werden. In Wirklichkeit sind zwei Leitungen vorhanden, von denen zur Vereinfachuna
der Darstellung nur eine gezeigt ist.
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Die logischen Werte der Ausgangssignale der Kippschaltungen
15 und 16 werden mit x, der Kippschaltung 17 mit
y und der Kippschaltung 18 mit z bezeichnet. Der logische Wert x wird
dem Eingang des Inhibitionsverstärkers 29 sowie dem Eingang einer loaischen
Schaltung 20 zugeführt. Die logische Schaltung 20 empfängt ferner die logischen
Werte y und C,
sowie z und Z-. Diese Schaltung liefert
zum Eingang des Inhibitionsverstärkers 30 das Signal yz + x (y-z
+ fz-) -
Die Werte x und x-, y und y-, -- und
Z- werden ferner den Eingängen einer logischen Schaltung 21 zugeführt, welche
das folgende Ausgangssignal liefert: DÜYZ + xyz- -
Dieses Signal wird
dem Rechengerät 23 zugeführt, damit diesem angezeigt wird, daß entweder ein
Schließen oder ein öffnen eines Relais stattgefunden hat. Gleichzeitig schließt
dieses Signal die Torschaltung 25, wodurch die übertragung der Taktimpulse
zu dem Zähler gesperrt und der Zustand dieses Zählers festgehalten wird. Schließlich
wird das gleiche Signal noch in einer Schaltung 28 komplementiert, so daß es die
Torschaltung 26 öffnet, welche das Einschreiben der Adresse des Kontakts,
der seinen Zustand geändert hat, in den Speicher des Rechengeräts 23 bewirkt.
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F i g. 7 zeigt einen Teil der Matrix 4 von F i g. 4.
Bei 30 sind verschiedene der Relaiskontakte dargestellt, deren Zustand überwacht
werden soll. Durch jeden der Ringkerne 31 usw. geht eine der Leitungen
x" x.. . ., eine der Leitungen yl, y2 ... sowie
die Leseleitung 7, die allen Ringkernen der Matrix gemeinsam ist, und von
der drei Abschnitte a-a', b-b', c-c' dargestellt sind. Jeder Ringkern
31 trägt ferner eine Wicklung S, die mit den beiden Seiten eines Kontakts
30 verbunden ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die vollständigen
Verbindungen nur für die beiden ersten Kontakte und die beiden ersten Kerne dargestellt.
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F i 8 zeigt einen Teil der Matrix 5 bzw. der Matrix
6 von F i g. 4. Durch jeden der Ringkerne 41 usw. geht eine der Leitungen
x., x. ... , eine der Leitungen Yl' y.>. . ., eine allen Ringkernen
gemeinsame Leseleitung 8, von der die Abschnitte d-d, e-e', f-f' dargestellt
sind, sowie eine Inhibitionsleitung 13, die allen Ringkernen gemeinsam ist
und von der die Ab-
schnitte g-g' und h-h' gezeigt sind.
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Es sollen nun die von der Prüfmatrix und den beiden Speichermatrizen
gelieferten Angaben sowie deren Verwertung für die verschiedenen möglichen Fälle
beschrieben werden. Es wird angenommen, daß das Vorhandensein eines offenen Kontakts
übereinkunftsgemäß durch 1 und das Vorhandensein eines geschlossenen Kontakts
durch 0 dargestellt werden.
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Wenn ein Kontakt dauernd offen ist, erhält man auf den drei Lesekippschaltungen
Zustände, die dem folgenden Ausdruck entsprechen: 1 1 1 .
Wenn ein Kontakt
geschlossen wird, wird diese 55
Tatsache zunächst in der PrüfmatrixR festgehalten.
Man hat dann 0 1 1 .
Beim folgenden Abfragezyklus wird das Schließen des Kontakts
bestätigt. Nach einem nachstehend noch zu erläuternden Verfahren wird die in der
Prüfmatrix R enthaltene Null in die Speichermatrix M, übertragen, und in die Prüfinatrix
R wird eine neue Null eingeschrieben. Man erhält dann 0 0 1 .
Diese Darstellung
entspricht der Bestätigung des Kontaktschlusses und löst den Aufruf des Rechengeräts
aus.
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Für einen dauernd geschlossenen Kontakt erhält man folgende Darstellung:
CD
0 0 0.
Beim Öffnen des Kontakts erhält man 1 0 0.
Beim folgenden
Abfragezyklus nimmt die Darstellung folgende Form an: 1 1 0. Diese Darstellung
entspricht der Bestätigung des öffnens eines Kontakts und -löst den Aufruf des Rechengeräts
aus.
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Für einen dauernd geöffneten Kontakt erhält man wieder die Darstellung
1 1 1 .
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Unter Berücksichtigung des Vorgangs bei der Bildung der Kombinationen
erkennt man, daß man normalerweise die gleichen Ziffern (0 oder
1) entweder in den beiden linken Stellungen oder in den beiden rechten Stellungen
hat: 0 0 - - 0 0 1 1 - - 1 1,
wobei der Strich - entweder eine
0 oder eine 1 ersetzt. Dagegen können die Kombinationen
10 1 oder 0 10 nur von einer Störung stammen. Das in der Prüfmatrix
R empfangene Signal wird nicht bestätigt, gleichgültig, ob es sich um ein öffnen
oder Schließen handelt. Da die Störung grundsätzlich nicht bestätigt wird, kann
sie keine irrtümliche Auslösung hervorrufen, wie es bei einem Vergleichssystem mit
einem einzigen Speicher der Fall wäre. Etwas später wird noch die Wirkungsweise
der automatischen Fehlerkorrekturanordnung erläutert. .
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Der Betrieb der Anordnung soll im einzelnen unter Bezugnahme auf F
i
g. 5 erläutert werden, in welcher die Erscheinungen dargestellt sind, die
mehreren aufeinanderfolgenden Abfrageperioden entsprechen, die also die verschiedenen
Kerne mit der Ordnungszahl
n, n + 1, n + 2 usw. betreffen.
Dabei ist -willkürlich angenommen, daß die verschiedenen Ringkerne im Augenblick
ihrer Abfragung Zustände haben, welche der folgenden Tabelle entsprechen:
| n |
| seit langem offen |
| n + 1 n + 2 n
+ 3 n + 4 |
| 1. Abfragung 2. Abfragung 3. Abfragung 4. Abfragung |
| nach Schließen nach Schließen nach Schließen nach Schließen |
| n + 5 n + 6 n + 7
n + 8 |
| 1. Abfragung 2. Abfragung 3. Abfragung 4. Abfragung |
| nach öffnen nach öffnen nach öffnen nach öffnen |
In der Zeile (4) sind die beiden Impulse mit entgegengesetzter
Polarität dargestellt, welche in den verschiedenen Abfragezyklen an der Leseimpedanz
der Prüfmatrix 4 erscheinen. Man erkennt für die verschiedenen Fälle die Amplituden,
welche mit den zuvor gegebenen Erläuterungen übereinstimmen.
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Zur Zeit t., (n) speichert die bistabile Kippschaltung
15 eine 1. Zur Zeit t, (n + 1) wird in den Speicher
5 eine 1 einaeschrieben, und die bistabile Kippschaltung
17 speichert eine 1; zugleich wird in den Speicher 6 eine
1 eingeschrieben, und die bistabile Kippschaltung 18 speichert eine
1. Das Ablesen der Kippschaltungen 15, 17 und 18 ergibt also
Da die logische Schaltung 20 keinen Impuls in die Inhibitionsleitungen
13 und 14 schickt, läßt sie zur Zeit t. (n + 1) in der
Matrix 5 eine 1 und in der Matrix 6 eine 1 erscheinen.
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Zur Zeit t. (n + 1) speichert die Kippschaltung
16
gibt die Ablesung der
eine 0. Zur Zeit t, (n
+ 2) erg C
Kippschaltungen 16, 17 und 18
0 1 1 .
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Dann läßt die logische Schaltung 20 durch einen Inhibitionsimpuls
auf der Leitung 13 in der Matrix 5
eine 0 einschreiben, während
sie in der Matrix 6
eine 1 einschreiben läßt. Zur Zeit t, (n
+ 3) erhält man 0 0 1 .
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Bei diesem Zustand löst die logische Schaltung 21 den Aufruf des Rechenaeräts
aus.
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Das Gesetz für die Wirkungsweise der logischen Schaltung 20 und der
logischen Schaltung 21 ist nachstehend angegeben, wobei mit
x, y,
z die logischen Werte der Ausgangssignale der verschiedenen Lesekippschaltungen
bezeichnet sind:
| (11 6 17 18 Lesen s Ein-.. |
| Rechengerät |
| 1 chreib |
| x Y Z 5 6 |
| 0 0 0 Seit langem 0 0 |
| geschlossen |
| 0 0 1 Feststellung des 0 0 Aufruf für |
| Schließens Schließen |
| 0 1 0 Fehler (a) 0 0 |
| 0 1 1 Auftreten des 0 1 |
| Schließens |
| 1 0 0 Auftreten des 1 0 |
| öffnens |
| 1 0 1 Fehler (b) 1 1 |
| 1 1 0 Feststellung des 1 1 Aufruf für |
| öffnens öffnen |
| 1 1 1 Seit lan-em offen 1 1 |
| C |
Es ist zu erkennen, daß die logische Schaltung 20 nach dem mit »Fehler (a)« bezeichneten
Zustand
0 10 die Darstellung
0 0 0 erscheinen läßt, und daß sie nach
dem mit »Fehler
(b)« bezeichneten Zustand
10 1 die Darstellung
111 erscheinen läßt. Im Fall einer vereinzelten Störung gewährleistet die
Anordnun- die automatische Beseitigung der falschen Speicherwerte. In F i g#
5 ist ferner zu erkennen, daß die Speicher rung in der Kippschaltung
15 zur Zeit t.#
(1) erfolgt und daß der darin gespeicherte Wert zur
Zeit
t (i+ 1),
ausgewertet wird. Es ist daher nicht möglich, diese
Kippschaltung beim Ablesen zur Zeit
t., (i+ 1) erneut zu benutzen,
da das Zeitintervall zwischen dem Ende des Impulses V, und dem Beginn des Impulses
V., in der Größenordnung von
1 #ts liegt. Erst zur Zeit t 2
(i + 2)
kann die gleiche Kippschaltung zur Ablesung eines weiteren Speicherwertes verwendet
werden. Aus diesem Grund sind dem Leseverstärker
10 zwei Kippschaltungen
zugeordnet. eine Kippschaltung für die geraden Zeiten und eine Kippschaltung für
die ungeraden Zeiten. Diese Notwendigkeit ist dadurch bedingt, daß der Impuls V,
der Prüfmatrix 4 und nicht der Impuls V, ausgewertet wird.
-
Es ist zu erkennen, daß der zur Zeit n am Ringkern der Ordnungszahl
n in der Prüfmatrix 4 abgelesene Wert mit den an den Ringkernen der Ordnungszahl
n + 1 in den Speichermatrizen 5 und 6 abgelesenen Werten
kombiniert wird.
-
Für die übrigen in F i g. 5 angegebenen Abfrageperioden ist
die Wirkungsweise der Anordnung unmittelbar auf Grund der vorstehenden Erläuterungen
erkennbar.
-
In F i
g. 5 bedeuten die von einem Kreis umgebenen Ziffern,
die zu den Zeiten ti auftreten, die abgelesenen Werte, welche die logischen Entscheidungen
verursachen:
| "7r bedeutet eine logische Entscheidung der |
| Schaltung 20; |
| bedeutet die Aufrechterhaltung des Zu- |
| standes; |
| (+) bedeutet einen Aufruf für das Schließen; |
| bedeutet einen Aufruf für das öffnen; diese |
| beiden Aufrufe des Rechengeräts erfolgen |
| durch die logische Schaltung 21. |
In F i
g. 6 sind die Zustände der gleichen Elemente wie in F i
g. 5 dargestellt, wobei die Entwicklung auf einem einzigen Ringkern von Abfragezyklus
zu Abfragezyklus dargestellt ist, wobei die ersten Zyklen nach dem Schließen eines
seit langem offenen Kontakts gezeigt sind. Die Symbole haben die gleiche Bedeutung
wie in F i
g. 5. Das Symbol eines geschlossenen Kontakts, das zwischen dem
Zeitpunkt -c und der Zeit T erscheint, bedeutet, daß sich der Kontakt zu dem entsprechenden
Zeitpunkt auf der Zeitskala schließt.
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Es ist nur das Ansprechen des Ringkerns der Ordnungszahl n auf den
Abfragestrom dargestellt; der Zustand der Ordnungszahl n wird in den Ringkern der
Ordnungszahl n + 1 eingeschrieben. Das Schicksal des Kontakts der
Ordnungszahl n + 1, das in den Ringkern der Ordnungszahl n + 2 eingeschrieben
würde, ist hier nicht berücksichtigt.
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Es ist zu erkennen, daß die Zeit, die zwischen dem Schließen des Kontakts
und dem Augenblick der Mitteilung des Kontaktschlusses zu dem Rechengerät verstreicht,
als obere Grenze den Wert 2 T hat. Das gleiche gilt natürlich auch für das
öffnen. Diese Verzögerung, die für alle Ablesungen gilt, hat keine Einwirkung auf
das Auflösungsvermögen der Anordnung, das den Wert T hat. Zwei Ereignisse, die durch
eine Zeitdauer voneinander getrennt sind, die der Zeit T gleich oder größer als
diese ist, werden in der
Reihenfolge ihres wirklichen Aufeinanderfolgens
angezeigt, und die entsprechenden logischen Entscheidungen können dem Rechengerät
mitgeteilt werden. Dagegen werden zwei Ereignisse, die in einem Zeitabstand von
weniger als T aufeinanderfolgen, als gleichzeitig angezeigt. Bei einem praktischen
Ausführungsbeispiel der Erfindung zur überwachung von 3000 Kontakten mit
einer Abfrageperiode von 20 gs hat das Intervall T also den Wert 60 ins.