DE2559261A1

DE2559261A1 - Elektronischer impulszaehler mit grossem zaehlbereich

Info

Publication number: DE2559261A1
Application number: DE19752559261
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Nitschke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1975-12-31
Publication date: 1977-07-14

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektronischen Zähler mit großem Zählbereich (großer Zählkapazität), insbesondere für Impulszählung und Zeitmessung.
Bei Zählung und insbesondere bei Zeitmessung ist eine Anpassung des Zählgeräts an die zu erwartende Zahl von Eingangsimpulsen erforderlich, damit von kleinen bis zu sehr großen Impulszahlen alle signifikanten Stellen und nur diese erfaßt und verarbeitet werden. Bei kleinen Zahlen haben die Ziffernstellen hoher Wertigkeit, bei großen diejenigen geringer Wertigkeit keine Bedeutung und sollten weggelassen bzw. unterdrückt werden.
Durch solche Anpassung des Meßbereichs an die Meßgröße wird der Geräteaufwand verringert und die Messung vereinfacht.
Es ist bekannt, zu diesem Zweck Zählgeräte unterschiedlicher, der jeweiligen YIeßaufgabe angepaßter Stellenzahl, zum Teil mit Vorteilern unterschiedlicher fester Teilverhältnisse herzustellen. Das führt jedoch zu großer Typenvielfalt. Es ist weiterhin bekannt, zur Erzielung eines großen Meßbereichs und Reduktion der Ausgabe auf die signifikaten Stellen in einem einheitlichen Meßgerät das Teilverhältnis des Vorteilers einstellbar zu machen.
Dazu muß jedoch ein Schalter bereitgestellt und vor der Messung betätigt werden. Ferner muß zu seiner richtigen Betätigung das Meßergebnis vor der Messung in seiner Größenordnung bekannt sein.
Schließlich ist die Wertigkeit des ausgegebenen Meßergebnisses nicht aus der Ausgabe, sondern nur aus der Schalterstellung ersichtlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zähler für weite Meßbereiche zu vereinheitlichen ohne die Nachteile eines manuellen Meßbereichumschalters.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch gekennzeichneten Laßnahmen gelöst.
Merkmale bevorzugter Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Zähler durch exponentielle Notierung mit nur wenigen Anzeige- oder Vorgabestellen einen weiten Zählbereich überstreicht, ohne manuelle Eingriffe zur Bereichsumschaltung zu erfordern. Damit ergibt sich ein Zähler oder Zeitmesser mit selbsttätiger Bereichsumschaltung. Ein einheitlicher Zählertyp eignet sich damit für viele Anwendungen und kann in Stückzahlen hergestellt werden, die eine Integration der elektronischen Zählschaltung wirtschaftlich machen.
Die Kombination mit einem Betriebsarten-Steuerteil und einem Zeitnormal ergibt ein einfach programmierbares universelles Zeitsteuergerät mit weitem Zeitbereich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele mit Hilfe von 4 Figuren näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform Figur 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform Figur 3 ein Detail aus Figur 2 Figur 4 Zeitdiagramme zur Funktion des Zählers gemäß Figur 2.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung rìit Exponentenzähler und Anzeige. Der Zähler besteht hier aus einem Vorteiler mit drei Dekaden (1,2,3j, einem Multiplexer %-4), einem Hauptzähler mit drei Dekaden (6,7,), einem Exponentenzähler (5), vier Decodern mit reihern (9 bis 12) und einer vierstelligen Ziffernanzeige (13 bis 16).
Ein Rückstellsignal RST (18) wirkt auf alle Zählstufen von Vor-, Haupt- und Exponentenzähler gleichzeitig und hält sie auf dem Stand Null fest. Zählsignale sind nur wirksam, wenn kein Rückstellsignal angelegt ist. Ein Zählsignal Z (17) wird der ersten Dekade (1) des Vorteilers und dem Multiplexer (4) zugeführt.
Dem Multiplexer (4) werden außerdem die Übertragssignale der drei Vorteiler-Dekaden (1,2,3) zugeführt. Das Ausgangssignal (19) des Multiplexers wirkt auf die erste Dekade (6) des Hauptzählers. Das Übertragssignal (20) der letzten, höchstwertigen Dekade (8) des Hauptzählers wirkt auf den Exponentenzähler (5).
3ie binär codierten Ausgangssignale der Dekaden (;,7, 8) des Hauptzählers und des xronentenzählers (5) wirken auf Decoderschaltungen (9 bis 12) und deren Ausgangssignale auf Ziffernanzeigen (13 bis 16), die beispielsweise aus je 7 Segmenten bestehen.
Der aus drei Dekaden (1,2,3) bestehendei Vorteiler mit Multiplexer (4) gibt nach jedem einzelnen,jedem 10., jedem 100.
oder jedem 1000. Zählsignal (17) ein Fortschaltsignal (19) an den aus drei Dekaden (6,7,8) bestehenden Hauptzähler, abhängig vom Stand des Exponentenzählers (9). Die Decoder (9 bis 12) übertragen den Stand des Exponenten- und Haupt zählers auf die Anzeige (13 bis 16). Deren linke drei Stellen geben die Mantisse an, die rechte den Exponenten zur Wurzel 10, d.h. die Zahl der Nullen.
Beim Stand Null des Exponentenzählers gibt der Multiplexer (4) jeden einzelnen Zählimpuls an den Hauptzähler weiter, bis dieser den Stand 999 erreicht. Die Anzeige zeigt 999 0, d.h.999x10°=999.
Beim nächsten Zählimpuls schaltet der Haupt zähler durch ein Uberlauf signal (20) den Exponentenzähler auf 1 und setzt sich selbst auf den Stand 100 zurück. Die Anzeige zeigt dann 100 1, d.h.
100 x 101 = 1000.
Von nun an gibt der Multiplexer jeden 10. Zählimpuls (17) an den Hauptzähler weiter, bis dieser wieder den Stand 999 erreicht und die Anzeige 999 1 anzeigt entsprechend 999 x 101 = 9990. Nach weiteren 10 Zählimpulsen schaltet der Haupt zähler durch ein Überlaufsignal den Exponentenzähler auf 2 weiter und setzt sich wieder auf 100 zurück. Die Anzeige zeigt dann 100 2, d.h.
100 x 102 = 10 000.
Von nun an zählt der Hauptzähler jeden 100. Zählimpuls, nach dem nächsten Überlaufsignal jeden 1000. Zählimpuls bis zum Maximalstand von 999 3 entsprechend 999 000. Nach 106 Impulsen beginnt der Zähler wieder bei Null.
Figur 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Vorgabe und Betriebsarten-Steuerung und mit Zeitnormal zur Anwendung als Zeitschalter.
Vorteiler (1,2,3), Multiplexer (4), Exponentenzähler (5) und Hauptzähler (6,7,8) haben dieselbe Funktion wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Die Ausgangssignale (31 bis 34) von Exponenten- und Hauptzähler werden in einem Vergleicher (21) mit Vorgabesignalen (23 bis 26) verglichen. Bei Gleichheit von Istwert (Zählerstand) und Sollwert (Vorgabe) gibt der Vergleicher ein Gleichheitssignal G (29) an einen Betriebsarten-Steuerteil (22). Abhängig von Betriebsarten-Kennsignalen (27) verknüpft er das Gleichheitssignal G und ein Triggersignal T (28) zu einem Ausgangssignal A (30) und einem Rückstellsignal RST (18) für alle Zähler.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Betriebsarten-Steuerteils.
Ein Set-Reset-Flipflop (37) steuert mit seinem invertierten Ausgang % die Rückstellung RST (18) aller Zähler. Es wird dynamisch gesetzt durch ein aus dem Triggersignal T (28) und dem Zählsignal Z (17) durch das steuerbare Eingangs-Verknüpfungsglied (36) abgeleitetes Setzsignal S (38). Es wird rückgesetzt durch das Gleichheitssignal G (29) aus dem Vergleicher. Das Rückstellsignal RST (18) gibt damit vom Setzsignal S an den Lauf des Zählers frei und blockiert ihn wieder, wenn der Zähler den vorgegebenen Stand erreicht hat.
Das Rückstellsignal RST (18) wird mit dem Triggersignal T (28) im steuerbaren Ausgangs-Verknüpfungsglied (35) verknüpft zum Ausgangssignal A (30). Die Verknüpfungsglieder (35 und 36) bilden, gemeinsam gesteuert von den Betriebsart-Kennsignalen(2), die folgenden Verknüpfungen: Eingangs- Ausgangs-Betriebsart verknüpfung verknüpfung 1. Einschaltverzögerung S=T+ A=TRST 2. Ausschaltverzögerung S=T+ A=T+RST 3. Signalverschiebung S=T++TS A=gRST+RST 4. Einzelimpuls S=T A=RST 5. Signalverkürzung S=T A=T RST 6. Signalverlängerung S=T A=T+RST 7. Taktgeber S=T++T R*Z A=T7T T bezeichnet die Einschaltflanke, Ts die Ausschaltflanke des Triggersignals T.
Figur 4 zeigt den zeitlichen Verlauf des Ausgangs signal A bei den verschiedenen Betriebsarten in Abhängigkeit von der Vorgabezeit V und dem Triggersignal T. Zwei Varianten sind dargestellt: Das Triggersignal T1 ist länger als die Vorgabe V, das Triggersignal T2 kürzer. Ausgangssignal A1 (durchgezogen) bezieht sich auf 1, Ausgangssignal A2 (gestrichelt) auf T2.
Ein Diagrammteil a) zeigt den Signalverlauf bei Einschaltverzögerung um V Zählimpulse. Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt bei Erreichen der Vorgabe V (Gleichheit des Zählerstands und des Sollwerts) und endet mit der Endflanke des Triggersignals T. Ein Triggersignal T2, das kürzer als die Vorgabe V ist, löst kein Ausgangssignal aus.
Diagrammteil b) zeigt den Signalverlauf bei Ausschaltverzögerung. Die Endflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal A beginnt mit dem Triggersignal T und endet mit Erreichen der Vorgabe V.
Diagrammteil c) zeigt die Signalverschiebung. Die Anfangs- und die Endflanke des Triggersignals geben den Lauf des Zählers frei.
Das Ausgangssignal beginnt bei Erreichen der Vorgabe nach der Anfangsflanke und endet bei Erreichen der Vorgabe nach der Endflanke des Triggersignals T. Ein kurzes Triggersignal T2 löst kein Ausgangssignal aus.
Diagrammteil d) zeigt einen Einzelimpuls. Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt mit dem Triggersignal und endet bei Erreichen der Vorgabe. Das Ausgangssignal ist unabhängig von der Dauer des Triggersignals.
Diagrammteil e) zeigt die Signalverkürzung. Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt mit dem Triggersignal und endet bei Erreichen der Vorgabe, spätestens jedoch mit der Endflanke des Triggersignals.
Diagrammteil f) zeigt die Signalverlängerung. Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt mit dem Triggersignal und endet bei Erreichen der Vorgabe, frühestens jedoch mit der Endflanke des Triggersignals.
Diagrammteil g) zeigt den Signalverlauf bei Betrieb als Taktgeber. Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt mit dem Triggersignal und endet bei Erreichen der Vorgabe. Es beginnt mit dem nächsten Zählimpuls von neuem, sofern das Triggersignal noch ansteht.
Dieselbe Aufgabe läßt sich aufgrund desselben allgemeinen Erfindungsgedankens auch durch eine Umkehrung der in den Ansprüchen 1 bis 4 gekennzeichneten Anordnung lösen. Insbesondere bei Vorgabezählern kann der nur um volle Dezimalstellen umschaltbare Teiler auch dem Haupt zähler nachgeschaltet sein.
L e e r s e i t e

Claims

Patentanspruch: Elektronischer Zähler mit großem Zählbereich bestehend aus einem mehrstelligen Vorteiler und einem nachgeschalteten mehrstelligen Haupt zähler mit Uberlaufausgang, insbesondere für Impuiszählung und Zeitmessung, gekennzeichnet durch Mittel (4,5) zur Umschaltung des Vorteilers (1,2,3) auf ein um eine Stelle höheres Teilverhältnis und zur Rückstellung des Hauptzählers (6,7,8) auf den Zustand 100... beim Überlauf des Hauptzählers und zur Speicherung des jeweiligen Teilverhältnisses.
2. Elektronischer Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel (4,5) einen Exponentenzähler (5) aufweisen, der bei jedem Überlauf um einen Schritt weiterzählt.
3. Elektronischer Zahler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stand des Exponentenzählers (>) ebenso wie der des Hauptzählers (6,7,) angezeigt wird.
4. Elektronischer Zähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleicher (21) den Stand des Exponentenzählers ()) und des Hauptzählers (6,7,8) mit einem von außen vorgegebenen Sollwert (Vorgabesignale 23-26) vergleicht und bei Gleichheit ein Signal (29) abgibt.

). Elektronischer Zähler nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Betriebsarten-Steuerteil (22), der eingangsseitig das Gleichheitssignal (29) aus dem Vergleicher (21), die Betriebsart kennzeichnende Signale (27) sowie ein Triggersignal (28) zugeführt erhält und ausgangsseitig durch ein Rückstellsignal RST (18) den Lauf des Zählers freigibt und ihn rücksetzt sowie abhängig von der Zählervorgabe (23-26) und den Eingangssignalen (27,28) ein Ausgangs signal gemäß einer von mindestens zweien der nachfolgenden Betriebsarten bildet: a) Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt bei Erreichen der Vorgabe V (Gleichheit des Zähierstands und des Sollwerts) und endet mit der Endflanke des Triggersignals T (Einschaltverzögerung um V Zählimpulse).

b) Die Endflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt mit dem Triggersignal und endet mit Erreichen der Vorgabe V (Ausschaltverzögerung um V Zählimpulse).

c) Die Anfangs- und die Endflanke des Triggersignals geben den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt bei Erreichen der Vorgabe nach der Anfangsflanke und endet bei Erreichen der Vorgabe nach der Endflanke des Triggersignals (Signalverschiebung um V Zählimpulse).

d) Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt mit dem Triggersignal und endet bei Erreichen der Vorgabe (Einzelsignal von V Zählimpulsen Dauer).

e) Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangs signal beginnt mit dem Triggersignal und endet bei Erreichen der Vorgabe, spätestens jedoch mit der Endflanke des Triggersignals (Signalverkürzung auf V Zählimpulse).

f) Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangs signal beginnt mit dem Triggersignal und endet bei Erreichen der Vorgabe, frühestens jedoch mit der Endflanke des Triggersignals (Signalverlängerung auf V Zähl impulse).

g) Die Anfangsflanke des Triggersignals gibt den Lauf des Zählers frei. Das Ausgangssignal beginnt mit dem Triggersignal und endet bei Erreichen der Vorgabe. Es beginnt mit dem nächsten Zählimpuls von neuem, sofern das Triggersignal noch ansteht (Astabiler Takt geber mit Periodendauer von V Zählimpulsen).