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Anordnung zur Abgabe elektrischer Impulse
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abgabe elektrischer Impulse
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Eine derartige Anordnung ist z. B. aus der DZ POS 28 40 009 bekannt.
Die dortigen Figuren 2, bzw. 3 zeigen eine Anordnung aus drei Kontaktelementen,
von denen jeweils zwei mittels Brileken, welche auf einen Träger, z. B. in Form
einer Drehscheibe, aufgebracht sind, elektrisch leitend verbunden werden können.
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Dabei ist ein Kontaktelement permanent mit einem Abfragepotential
verbunden, whrend die anderen beiden Kontaktelemente mit einer Auswerteschaltung,
und, über ohmsche Widerstände, mit dem Ausgang eines Taktgenerators, bzw. mit einem
Bezugspotential verbunden sind.
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Die Auswerteschaltung entprellt die von den Kontaktelementen erzeugten
Signale und synchronisiert dieselben mit einem vorgegebenen Takt aus dem Taktgenerator.
Eine Dekodiereinrichtung wertet die entprellten und synchronisierten Signale so
aus, daß an Ihrem Ausgang Signale ausgegeben werden, die Informationen über den
Wechsel zwischen zwei Kontaktschließungen, sowie über die Reihenfolge der Kontaktschließungen
enthalten. Aus der o. g. DE-OS ist allerdings der Aufbau der Dekodiereinrichtung
nicht entnehmbar. Außerdem ist die Auswerteschaltung insgesamt sehr aufwendig, d.
h. aus sehr vielen Gattern aufgebaut.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, bei einer
bekanten Anordnung der vorgenannten Art, unter Beibehaltung der bereits erreichten
Vorzüge, die Auswerteschaltung weiter zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wirdWerfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst,
daß die Anordnung der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des
Anspruches 1 ausgestaltet wird.
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Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Reduzierung der Zahl
der benötigten Gatter. Gleichzeitig benötigt die Anordnung ebenfalls nur zwei Ferbindungsleitungen
zwischen der Auswerteschaltung un fen Kontaktelementen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung beinhaltet die Auswerteschaltung
eine weitere Vergleichs-und Synchronisierschaltung, welche ab einer, mittels eines
vorgegebenen vorherbestimmbaren Betätigungsgeschwindigkeit der Schaltervorrichtung,die
Zahl der erzeugten Ausgangsimpulse proportional zur Geschwindigkeitszunahme vervielfacht.
Weiterhin werden die erzeugten Ausgangsimpulse mit dem vorgegebenen Takt synchronisiert,
und können so in einfacher Weise weiterverarbeitet werden. Dabei ist die Vergleichs-und
Synchronisierschaltung in sich völlig unkritisch aufbaubar und mit der restlichen
Auswerteschaltung koppelbar.
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Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch die
Einfachheit der Kontaktanordnung und die Möglichkeit, eine gt sprechende Schaltervorrichtung
sehr klein aufzubauen,teine Anwendung z. B. in Armbanduhpen.
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Damit ergibt sich eine Möglichkeit, eine, insbesondere digitale Anzeigevorrichtung,
analog zu einer mechanischen Uhr durch die Drehung einer Krone vorwärts und rückwärts
zu verstellen. Dabei wird in der bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung durch die
geschwindigkeitsabhängige Vervielfachung der Ausgangsimpulse gleichzeitig eine genaue
und schnelle Verstellung der Anzeigevorrichtungen erreicht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Vorteile, bzw. Anwendungsfälle der
Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung und den weiteren Ansprüchen.
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. Im Einzelnen zeigt: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Anordnung zur Abgabe
elektrischer Impulse, Fig. 2 ein Spannungs-Zeit-Diagramm für mehrere Schaltungspunkte
der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 ein weiteres Prinzipschaltbild der-Anordnung zur
Abgabe elektrischer Impulse, Fig. 4 ein Spannungs-Zeit-Diagramm für mehrere Schaltungspunkte
der Anordnung nach Fig. 3, Fig. 5 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Anordnung
zur Abgabe elektrischer Impulse mit einem Schaltungsteil zur Vervielfachung der
Zahl der auszugebenden Impulse, Fig. 6 ein Spannungs-Zelt-Diagramm für mehrere Schaltungspunkte
der Anordnung nach Fig. 5.
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Fig, 1 zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung,
bestehend aus einer Schaltervorrichtung 1 und einer Auswerteschaltung 2. Die Schaltervorrichtung
1 besteht aus einer ringförmigen Kontaktanordnung aus drei Kontaktelementen 3, 4,
5 in Form von Ringsegmenten, deren Länge jeweils etwa einen Winkel von 1200 entspricht.
Eine um den Mittelpunkt des Ringes drehbar angeordnete streifenförmige Kontaktbrücke
6 verbindet je nach ihrer Stellung jeweils zwei der Kontaktelemente 3, 4, 5 elektrisch
leitend miteinander.
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Ein Kontaktelement 3 ist mit einem Potential U verbunden. Die beiden
anderen Kontaktelemente 4, 5 sind mit je einem Steuereingang 7, 7' der Auswerteschaltung
2 verbunden. Die Auswerteschaltung 2 weist pro Steuereingang 7, 7' je eine Kippstufe
8, 8' auf, deren Ausgänge 9, 9' zum ersten über eine disjunktive Verknüpfung 10
verbunden sind, und weiter zwei Eingänge 11, 11' einer bistabilen Kippstufe 12 ansteuern.
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Die Kippstufen 8, 8' sind identisch aufgebaut und bestehen aus zwei
in Serie geschalteten Inverterstufen 13, 13', 14, 14', wobei ein Ausgang 15, 15'
der zweiten Inverterstufe 14, 14' mit einem Eingang 16, 16' der ersten Inverterstufe
13, 13' verbunden ist. Die Inverterstufen 13, 13?, 14, 14' sind in - für CMOS-Technologie
- üblicher Weise aus je zwei komplementären Feldeffekttransistoren aufgebaut.
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Zwischen den Ausgang 15, 15', bzw. den damit kurzgeschlossenen Eingang
16, 16', und das Bezugspotential, ist ein steuerbarer Pull-Down-Widerstand 17, 17'
in Form der Source-Drain-Strecke eines weiteren FET geschaltet. Die Gates dieser
FET's sind über Kopplungsleituñgen 21,-21' mit dem Ausgang 15, 15' der Inverterstufen
13, 13' 14, 14' der jeweils anderen
Kippstufe 8, 8' verbunden,
d. h. die FETts sind jeweils so geschaltet, daß ihre Gates von der Kippstufe 8,
8' angesteuert werden, an der ihre Source-Drain-Strecke nicht angeschlossen ist.
Der Eingang 16, 16' der ersten Inverterstufe 13, 13' bildet den Eingang 7, 7' der
Kippstufe 8, 8'; der Ausgang 15, 15' der zweiten Inverterstufe 14, 14' bildet den
Ausgang 9, 9' der jeweiligen Kippstufe 8, 8'. Die Ausgänge 9, 9' der Kippstufen
8, 8( sind mit der disjunktiven Verknüpfung 10 verbunden, welche hier durch ein
NOR-Gatter 18 realisiert ist. Der Ausgang 19 des NOR-Gatters 18 liefert die Ausgangsimpulse
dieser Anordnung. Weiterhin sind die Ausgänge 9, 9' der Kippstufen 8, 8' mit den
Eingängen 11, 11' der bistabilen Kippstufe 12 verbunden. Diese bistabile Kippstufe
12 ist durch ein SR-Flip-Flop 20 realisiert. Der Setzeingang S, bzw. der Rücksetzeingang
R dieses SR-Flip-Flops 20 bildet die Eingänge 11, 11 der bistabilen Kippstufe 12.
Am Ausgang Q bzw. auch am invertierten Ausgang 5 des SR-Flipflops 20 wird ein Signal
erzeugt, welches von der Drehrichtung der Kontaktbrücke 6 abhängig ist.
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Die Funktion dieser Anordnung soll im Folgenden anhand der Spannungs-Zeit-Diagramme
in Fig. 2 besprochen werden.
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Die Figuren 2a, bzw. 2b zeigen die Spannungsverhältnisse an den Steuereingängen
7', bzw. 7 der Kippstufen 8', bzw. 8; die Fig. 2c eigt das Signal am Ausgang 18
der disjunktiven Verknüpfung 10; die Fig. 2d zeigt das Signal am Ausgang Q des SR-Flip-Flops
20, welcher dem Ausgang der bistabilen Kippstufe 12 en-tspricht. Dabei ist der linken
Hälfte der Figuren 2 eine Drehung der Kontaktbrücke 6 im Uhrzeigersinn und der rechten
Hälfte der Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn zugrundegelegt. Eine eingetragene Periodendauer
T entspricht
einer 3600-Drehung der Kontaktbrücke 6.
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Bei einer Drehung der Kontaktbrücke 6 werden der Reihe nach jeweils
zwei Ringsegmente 3, 4, 5 elektrisch leitend miteinander verbunden. Bei einer Verbindung
z. B. des Kontaktelementes 5 mit dem Kontaktelement 3> welches letztere an einem
Potential U angeschlossen ist, wird demnach am Steuereingang 7 der einen Kippstufe
8 eine logische Eins erzeugte und dieselbe Kippstufe 8 schaltet in die Stellung
"High" um. Das am Ausgang 9 der Kippstufe 8 anliegende High-Signal steuert nun unter
anderem das Gate des als steuerbarer Widerstand 17' geschalteten FET's> welcher
am Ausgang 9' der anderen Kippstufe 8t angeschlossen ist.
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Dadurch wird der steuerbare Widerstand 17' niederohmig und die andere
Kippstufe 8' geht, bzw. verbleibt im Low-Zustand. Dies ist notwendig, da der Eingang
der anderen Kippstufe 8' so lange offen bleibt> wie die Kontaktelemente 3 und
5 miteinander verbunden sind, d. h. ohne den steuerbaren Widerstand 17' könnte der
Zustand der am Konta-ktelement 4 angeschlossenen Kippstufe 8' undefiniert sein.
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Wird das Kontaktelement 4 mit dem Kontaktelement 3 verbunden, so schaltet
die andere Kippstufe 8' in den High-Zustand und die eine Kippstufe 8 wird, analog
zur obigen Beschreibung, in den Low-Zustand geschaltet, bzw. verbleibt dort.
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Werden die beiden Ringsegmente 4 und 5 miteinander verbunden, so sind
gleichzeitig die beiden Steuereingänge 7, 7' der Kippstufen 8, 8' miteinander verbunden.
Nachdem bei dieser Kontaktkombination in der
vorherigen Stellung
eines der Kontaktelemente 4 oder 5 mit dem Potential U verbunden war, ist demnach
eine der Kippstufen 8, 8' im Hlgh-Zustand, während die andere im Low-Zustand ist.
Bei geeigneter Dimensionierung des steuerbaren Widerstandes 17, 17' werden nun bei
einem Verbinden der Steuereingänge 7, 7' über die Kontaktelemente 4 und 5 beide
Kippstufen 8, 8' in den Low-Zustand übergehen, bzw. dort verbleiben.
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Durch die Kopplung der beiden IPippstuSen 8, 8' über die steuerbaren
Widerstände 17, 17' wird außerdem auch vermieden, daß beide Kippstufen 8, 8' gleichzeitig
in den High-Zustand schalten, was bei der beschriebenen Anordnung verboten ist.
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Das Ein-, bzw. das äquivalente Ausgangssignal der Kippstufen 8, 8'
ist in den Figuren 2a und 2b dargestellt. Es entstehen zwei zeitlich gegeneinander
versetzte Impulsreihen mit einem puls-Pausen-Verhältnis von etwa 1:2, entsprechend
der Aufteilung des ringförmigen Kontaktes in die drei Kontaktelemente 3, 4> und
5, wobei bei einer Drehung der KOntaktbrAcke 6 im Uhrzeigersinn die Ausgangsimpulse
der einen Kippstufe 8 (Fig. 2b) nach denen der anderen Kippstufe 8' (Fig. 2a) erzeugt
werden ( linke Hälfte der Fig. 2a und b) während dies bei einer Drehung entgegen
dem Uhrzeigersinn umgekehrt ist (rechte Hälfte der Fig. 2a und b).
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Diese Ausgangssignale der Kippstufen 8, 8' werden der disjunktiven
Verknüpfung 10, also dem NOR-Gatter 18 zugeführt, wo sie entsprechend. verknüpft
werden. Es ergibt sich somit pro 3600-Drehung der Kontaktbrücke 6 ein Ausgangsimpuls
(siehe Fig. 2c)> welcher in der
Pause zwischen den Ausgangsimpulsen
der Kippstufen 8 und 8' liegt.
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Weiterhin werden die Ausgangssignale der Kippstufen 8, 8' den Eingängen
11, 11' einer bistabilen Kippstufe 12 zugeführt. Der Setz-Eingang S des als bistabile
Kippstufe 12 werwendeten SR-Flip-Flops 20 ist dabei mit dem Ausgang 15 der Kippstufe
8 verbunden, der Rücksetz-Eingang R Fit dem Ausgang 159 der Kippstufe 82.
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Je nachdem, ob nun der Setz-Impuls oder Rücksetz-Impuls früher auftritt,
d. h. abhängig von der Drehrichtung der Kontaktbrücke 6, ist der nicht invertierte
Aus gang Q des SR-Flip-Flops 20 während der Abgabe der Ausgangsimpulse am Ausgang
19 der disjunktiven Verknüpfung 10 im High- bzw. Low-Zustand (Fig0 2d), bzw.
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umgekehrt am invertierten Ausgang Q des SR-Flip-Flops 20.
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Die erfindungsgemäße Anordnung erzeugt also zwei unterschiedliche
Ausgangssignale, zum ersten werden am Ausgang 19 der disjunktiven Verknüpfung 10
Ausgangssignale erzeugt, und zwar pro 3600-Drehung der Kontaktbrücke 6 ein Ausgangsimpuls;
zum zweiten wird am Ausgang der bistabilen Kippstufe 12 ein Ausgangssignal erzeugt,
das von der Drehrichtung der Kontaktbrücke 6 abhängig ist, d. h. dieses Signal ordnet
den Ausgangsimpulsen am Ausgang 19 der disjunktiven Verknüpfung eine Drehrichtung
zu. Es ist somit möglich, mit dieser Anordnung einen Vor-/Rückwärtszähler und eine
eventuell damit gekoppelte Anzeigevorrichtung anzusteuern, bzw. in beiden Richtungen
zu verstellen.
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Insbesondere kann die beschriebene Anordnung zur Verstellung einer
vorzugsweise digitalen Anzeigeanordnung
z. B. bei Uhren, dienen.
Durch die mögliche Miniatur sierung der sehr einfachen Schaltervorrichtung 1 ist
die Anwendung dieser Anordnung in vorteilhafter Weise auch bei Armbanduhren möglich.
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Im Sinne der Erfindung ist es auch möglich, bei der.
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beschriebenen Anordnung statt der disjunktiven Verknüpfung 10 eine
konjunktive Verknüpfung zu verwenden. Dies ergibt sich aus folgender Überlegung:
Wird das Ausgangssignal der Kippstufe 8s mit a, und das der Kippstufe 8 mit b bezeichnet
so erfolgt im NOR-Gatter 18 die folgende Verknüpfung (in Boolescher Algebra): c=a+b
wobei c das Ausgangssignal des N0R Gatters 18 ist Dies ist aber nach dem Morganschen
Theorem identisch mit folgender Verknüpfung: c = # Somit kann statt des NOR-Gatters
18 auch ein UND-Gatter verwendet werden, wenn dieses mit dem invertierten Ausgangssignal
der Kippstufen 8, 8' angesteuert wird.
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Ein solches invertiertes Signal ist bei der oben beschriebenen Anordnung
in einfacher Weise erhältlich, indem die Eingänge des UND-Gatters an der Verbindung
zwischen den ersten Inverterstufen 13, 13' und den zweiten Inverterstufen 149 14'
angeschlossen wird.
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Das Vorhergesagte gilt in äquivalenter Weise auch für die im folgenden
beschriebenen Ausführungsbeispiele.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Prinzipschaltbild der Anordnung zur Abgabe
elektrischer Impulse, bestehend aus einer Schaltervorrichtung 101 und einer Auswerteschaltung
102.
Die Schaltervorrichtung 101 bestent aus einer ringförmigen Kontaktanordnung aus
drei Kontaktelementen 103, 104, 105 in Form von Ringsegmenten, wobei das Kontaktelement
103 eine, einem Winkel von etwa 1800 entsprechende Länge aufweist, während die anderen
Kontaktelemente 104, 105 eine Länge aufweisen, die jeweils etwa einem Winkel von
900 entspricht.
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Eine T-förmige Kontaktbrücke 106 ist um den Mittelpunkt der ringfrmigen
Kontaktanordnung drehbar angebracht, wobei die T-förmige Kontaktbrücke 106 drei
gleich lange Schenkel aufweist, und der Drehpunkt in der Zusammenführung der drei
Schenkel liegt. Die T-förmige Kontaktbrücke 106 verbindet, abhängig von ihrer Stellung
entweder alle Kontaktelemente 103, 104, 105 miteinander, oder aber nur die Kontaktelemente
103 und 104, bzw. die Kontaktelemente 103 und 105.
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Das Kontaktelement 105 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
mit dem Bezugspotential verbunden, während die anderen Kontaktelemente 104, 105,
wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, mit je einem Steuereingang 107, 107?
der Auswerteschaltung 102 verbunden sind. Die Auswerteschaltung 102 weist, äquivalent
verschaltet, wie bei Fig. 1 beschrieben, pro Steuereingang 107, 107' je eine Kippstufe
108, 108', sowie eine disjunktive Verknüpfung 110 und eine bistabile Kippstufe 112
auf. Dabei ist der Ausgang 109.der einen Kippstufe 108 mit einem Eingang der disjunktiven
Verknüpfung 110 und mit einem Eingang 111 der bistabilen Kippstufe 112 verbunden,
sowie, über eine Koppelleitung 121' mit der anderen Kippstufe 108'. Der Ausgang
109' der anderen Kippstufe 108' ist einem anderen Eingang der disjunktiven Verknüpfung
110 und mit
einem weiteren Eingang 1111 der bistabilen Kippstufe
112 verbunden, sowie über eine Koppelleitung 121 mit der einen Kippstufe 108.
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Für die Kippstufen 108, 1081 sind z. B. Monoflops verwendbar, deren
Ruhestellung bei offenen Eingang "High" ist. Die Koppelleitungen 121, 121' dienen
dabei dazu, äquivalent wie bei Fig. 1, die beiden Kippstufen 108, 1081 so zu steuern,
daß beide nicht gleichzeitig im Zustand High sind, wie es zum Beispiel bei einem
Kontaktprellen der Schaltervorrichtung 102 vorkommen könnte.
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Der Ausgang 119 der disjunktiven Verknüpfung 110 liefert, äquivalent
wie bei der Anordnung nach Fig. 1, die Ausgangsimpulse; das Ausgangssignal der bistabilen
Kippstufe 112 ist von der Drehrichtung der Kontaktbrücke 106 abhängig. Die bei der
Beschreibung der Anordnung nach Fig. 1 genannten Verendungszwecke und Vorteile gelten
somit im identischer Weise bei der hier beschriebenen Anordnung. Als besonderer
Vorteil bei der Anordnung nach Fig. 3 erweist sich, daß das Kontaktelement 103 und
somit auch die Kontaktbrücke 106 permanent mit dem Bezugspotential verbunden sein
können. Bei einer miniaturisierten Ausführung einer entsprechenden Schaltervorrichtung
101 müssen somit nur die Kontaktelemente 104 und 105 gegen das Bezugspotential isoliert
sein, was den Aufbau erheblich erleichtert und verbilligt.
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Die Funktion der Anordnung nach Fig. 3 soll im folgenden anhand der
Spannungs-Zeit-Diagramme in Fig. 4 Die erläutert werden Die Anordnung, bzw. der
Aufbau der Fig. 4a, b, c, und d ist identisch wie bei Fig. 2.
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Bei einer Drehung der Kontaktbrücke 106 werden der Reihe nach jeweils
die Kontaktelemente 103 und 104, bzw.
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die Kontaktelemente 103 und 105, oder aber alle Kontaktelemente 103,
104 und 105 miteinander elektrisch leitend verbunden. Bei einer Verbindung z. B.
des Kontaktelementes 105 mit dem Kontaktelement 103, welches letztere am Bezugspotential
angeschlossen ist, wird demnach am Steuereingang 107 der einen Kippstufe 108 eine
logische Null erzeugt, und dieselbe Kippstufe 108 schaltet in die Stellung "Low"
um, bzw. verbleibt dort.
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Durch die Kopplung der beiden Kippstufen 108, 108' iiber die Koppelleitungen
121, 121' wird, äquivalent wie bei Fig. 1 beschrieben, außerdem noch vermieden,
daß beide Kippstufen 108, 108' gleichzeitig in den High-Zustand schalten, was z.
B. bei Verwendung eines SR-Flipflops als bistabile Kippstufe 112 hier ebenfalls
verboten ist.
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Das Ein-, bzw. das äquivalente Ausgangssignal der Kippstufen 108,
108' ist in dem Figuren 4a und b dargestellt. Es entstehen zwei zeitlich gegeneinander
versetzte Impulsreihen mit einem Puls-Pausen-Verhältnis von etwa 1:3, entsprechend
der Aufteilung des ringförmigen Kontaktes in die drei Kontaktelemente 103, 104,
und 105, wobei Ei einer Drehung der Kontaktbrücke 106 im Uhrzeigersinn die Ausgangsimpulse
der einen Kippstufe 108 (Fig. 4b) nach denen der anderen Kippstufe 108' (Fig. 4a)
erzeugt werden (linke Hälfte der Fig. 4a und b), während dies bei einer Drehung
entgegen dem Uhrzeigersinn umgekehrt ist (rechte Hälfte der Fig. 4a und b).
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Diese Ausgangssignale der der Kippstufen 108, 108' werden der disjunktiven
Verknüpfung 110 zugeführt, wo sie
entsprechend verknüpft werden.
Es ergibt sich somit hier wie bei Fig. 1 pro 360°-Drehung der Kontaktbrücke 106
ein Ausgangsimpuis (siehe Fig. .4 c), welcher in der Pause zwischen den Ausgangs
impulsen der Kippstufen 108 und 108' liegt. Ein besonderer Vorteil der hier beschriebenen
Anordnung liegt darin, daß die Ausgangsimpulse am Ausgang 119 der disjunktiven Verknüpfung
110 mit einem Puls-Pausen-Verhältnis von etwa 1:1 auftreten, rodurch sie besonders
leicht weiterverarbeitet werden können.
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Weiterhin werden die Ausgangssignale der Kippstufen 108, 108' den
Eingängen 111, 111 der bistabilen Kippstufe 112 zugeftihrt. Die Funktion dieser
bistabilen Kippstufe 112 ist identisch mit der der Kippstufe 12 aus Fig. 1. So entsteht,
abhEngig von der Drehrichtung der Kontaktbrücke 106, am Ausgang der bistabilen Kippstufe
112 während der Abgabe der Ausgangsimpulse am Ausgang 119 der disjunktiven Verknüpfung
110 ein High-, bzw. Low-Signal, welches jeweils die Drehrichtung angibt (Fig. 4
d).
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Im Sinne der Erfindung ist es natürlich auch möglich, bei den in den
Fig. 1, bzw 3 gezeigten AusfUhrungsbeispielen die Kontaktelemente 3, bzw. 103 mit
dem jeweils entgegengesetzten Potential zu beaufschlagen.
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Bei Fig. 1 werden dann die steuerbaren Widerstände 17, 17' als Pull-Up-,
statt als PuD;Down-Widerstände geschaltet, die restliche Schaltung bleibt gleich.
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Äquivalent kann bei Fig. 3 verfahren werden.
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Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer nicht mehr näher ausgeführten Schaltervorrichtung 201 und einer
Auswerteschaltung 20gw welche Funktionen entsprechend der Beschreibung der Anordnungen
nach Fig0 1 oder 3 aufweisen. Die Auswerteschaltung-202 besteht aus zwei über Koppelleitungen
221, 221' miteinander gen koppelten Kippstufen 208, 208' mit Steuereingängen 207,
207', welche von der Schaltervorrichtung 201 angesteuert werden.Die Ausgänge 209,
209' der Kippstufen 208, 208' sind mit den Eingängen einer disjunktiven Verknüpfung
210, sowie mit den beiden Eingängen 211, 2111 einer bistabilen Kippstufe 212 verbunden.
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Die bistabile Kippstufe 212 weist in Abwandlung der bisher beschriebenen
Ausführung zusätzlich einen Takteingang 211" auf, auf dessen Funktion im weiteren
näher eingegangen wird. Am Ausgang der disjunktiven Verknüpfung 210 werden die Ausgangsimpulse
erzeugt, welche liner Vergleichs-und Synohronisierschaltung 231 zugeführt werden,
welche hier einen Teil der Auswerteschaltung 202 bildet.
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Die Vergleichs- und Synchronisierscheltung 231 besteht aus einer Rücksetzschaltung
232, welche RUcksetzimpulse zu Beginn eines jeden Ausgangsimpulses erzeugt; aus
einer Zählerschaltung 233, welche von einem Taktgenerator 234 erzeugte Taktimpulse
zählt, und welche bei einem bestimmten Zählerstand ihren Zählereingang 235 zumindest
teilweise sperrt; aus einer Synchronisationsschaltung 236 zur Synchronisierung der
ersten Ausgangs impulse mit einem vorgegebenen Takt aus dem Taktgenerator 234, und
aus einer Verknüpfungsschaltung 237 zum Verknüpfen der synchronisierten Ausgangs
impulse der disjunktiven Verknüpfung 210 mit weiteren Impulsen, die vorzugsweise
aus dem vorgegebenen Takt abgeleitet sind.
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Die Rücksetzschaltung 232 ist aus einem getakteten D-Flip-Flop 238
und einem NOR-Gatter 239 aufgebaut, wobei der Takteingang Cl desD-Flip-Flops 238
mit dem Ausgang 219 der disjunktiven Verknüpfung 210 verbunden ist. Der Setzeingang
D des D-Flip-Flop 238 ist permanent mit einem Potential verbunden, welches einer
logischen "Eins" entspricht. Der nichtinvertierte Ausgang Q ist mit dem Takteingang
211" der bistabilen Kippstufe 212 verbunden.
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Der invertierte Ausgang Q beaufschlagt einen Eingang des NOR-Gatters
239; der andere Eingang des NOR-Gatters 239 wird mit dem Takt aus dem Taktgenerator
234 angesteuert, ist also mit dem Zählereingang 235 verbunden. Am Ausgang des NOR-Gatters
239 liegt das Rücksetzsignal an, mit welchem der Rücksetzeingang R des D-Flip-Flops
238 und ein Rücksetzeingang 240 der Zählerschaltung 233 gesteuert wird.
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Die Zählerschaltung 233 besteht aus einem mehrstufigem Binärzähler
241 mit dem Rücksetzeingang 240 und einem zweiten Eingang 242, welcher von einem
UND-Gatter 243 angesteuert wird. Die Ausgänge 244 der einzelnen Stufen des Binärzählers
241 steuern die Eingänge eines NAND-Gatters 245, wobei diesen Verbindungen die gewünschte
Kodierung für den höchsten gewünschten Zählerstand des mehrstufigen BinärzähWers
241 gewählt werden kann. Der Ausgang des NAND-Gatters 245 ist mit dem Eingang des
UND-Gatters 243 verbunden. Der zweite Eingang des UND-Gatters 243 entspricht dem
Zähleingang 235 der Zählerschaltung 233; welcher vom Taktgenerator 234 angesteuert
wird.
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Die Synchronisationsschaltung 236 ist aus einem zweiten D-Flip-Flop
246 aufgebaut. Der Takteingang Cl des zweiten D-Flip-Flops 246ist mit dem Ausgang
des UND-Gatters 243 verbunden. Der Setz-Eingang D des zweiten D-Flip-Flops 246 ist
mit dem Ausgang 219 der disJunktiven Verknüpfung 210 verbunden. Der nichtinvertierte
Ausgang Q des zweiten D.-Flip-Flops 246 ist mit dem Eingang der Verknüpfungsschaltung
237 verbunden.
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Die Verknüpfungsschaltun& 237 ist aus einem OR-Gatter 247 aufgebaut,
dessen einer Eingang, wie vorher vermerkt, mit dem nichtinvertierten Ausgang Q des
zweiten D-Flip-Flops 246 verbunden ist, und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang
des UND-Gatters 243 verbunden ist. Ein Ausgang 248 des OR-Gatters 247 liefert weitere
Ausgangs impulse.
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Die oben beschriebene Vergleichs- und Synchronisierschaltung 231 hat
zwei Aufgaben, die im Folgenden beschrieben werden sollen. Als erstes sollen die
am Ausgang 219 der disjunktiven Verknüpfung 210 erzeugten Ausgangsimpulse mit einem
vorgegebenen Takt, hier beispielsweise aus dem Taktgenerator 254, synchronisiert
werden. Zum zweiten soll die Zeitdauer der gleichen Ausgangsimpulse aus dem Ausgang
219 mit einer vorgegebenen Zeitspanne verglichen werden, und, sofern die Dauer dieser
Ausgangsimpulse geringer.
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ist, als die vorgegebene Zeitspanne, sollen in den Zwischenraum zwischen
zwei aufeinanderfolgenden ersten Ausgangsimpulsen weitere kurze Impulse eingefügt
werden.
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Dies bedeutet, daß bei einer Betätigung der Schaltervorrichtung 201,
in Abhängigkeit von der Betätigungsgeschwindigkeit, die Zahl der Ausgangsimpulse
vervielfacht werden kann. Die am Ausgang 248 der Verknüpfungsschaltung 237 zur Verfügung
stehenden zweiten
Ausgangs impulse sind also mit einem vorgegebenen
Takt synchronisiert, und in den Impulspausen werden in Abhängigkeit von der Betätigungsgeschwindigkeit
der Schaltervorrichtung 201 weitere zusätzliche Impulse, welche vorzugsweise aus
dem vorgegebenen Takt des Taktgenerators 234 abgeleitet sind, ausgegeben.
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Die genauere Funktion der oben beschribenen Anordnung nach Fig. 5
sol nun im folgenden anhand der Fig. 6 näher ausgeführt werden. Fig. 6 stellt ein
Spannungs--Zeit-Diagramm dar, welches an verschiedenen Stellen dieser Anordnung
erhaltbar ist. Die einzelnen Figurenteile sind mit den Kleinbuchstaben a bis h bezeichnet.
In Fig. 5 sind die Punkte, an welchen diese Spannungs-Zeit-Diagramme erhaltbar sind,
init den gleichen Kleinbuchstaben bezeichnet.
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Im einzelnen sind in den Spannungs-Zeit-Diagrammen die folgenden Signale
dargestellt: Fig. 6a vorgegebener Takt aus dem Taktgenerator 234, Fig. 6b Ausgangsimpulse
am Ausgang 219 der disjunktiven Verknüpfung 210 (entspricht Fig. 2c, bzw. 4c), Fig.
6c Rücksetzaignal am nichtinvertierten. Ausgang Q des D-Flip-Flops 238, Fig. 6d
Signal am Eingang 242 des mehrstufigen Binärzählers 241,
Fig. 6e
Freigabesignal am Ausgang des NÅND;Gatters 245 zur Freigabe oder Sperrung des Zählereinganges
235, Fig. 6f synchronisiertes Ausgangssignal am Ausgang der Synchronisierschaltung
236, Fig. 6g weitere Ausgangsimpulse am Ausgang 248 der Verglqichs- und Synchronisierschaltung
231, Fig. 6h Ausgangssignal am Ausgang der bistabilen Kippstufe 212 zur Kennzeichnung
der Drehrichtung der Schaltervorrichtung 201 (für eine Drehung im Uhrzeigersinn).
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Der vorgegebene Takt (Signal a) aus dem Taktgenerator 234 wird dem
Zählereingang 235 der Zählerschaltung 233 zugeführt. Liegt der Zählerstand des mehrstufigen
Binärzählers 241 niedriger als der gewünschte Zählerstand, welcher durch die Auswahl
der mit dem NAND-Gatter 245 verbundenen Ausgänge 244 des mehrstufigen Binärzählers
241 festgelegt ist, soj liefert das RAND--Gatter 245 eine logische Eins (Signal
e) an einen Eingang des UND-Gatters 243, dessen anderer Eingang mit dem Zähleingang
235 identisch ist. Somit ist der Zähleingang 235 freigegeben und der vorgegebene
Takt gelangt während eines bestimmten Zeitraumes an den zweiten Eingang 242 des
mehrstufigen Binärzählers 241 (Signal d). Dieser Zeitraum ist dann beendet, wenn
dem zweiten Eingang 242 des Binärzählers 241 eine vorbestimmte Anzahl Saktimpulse
zugeführt ist.
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Bei Erreichen dieses höchsten Zählerstandes schaltet das WAND-Gatter
245 seinen Ausgang von logisch Eins auf
logisch Null und damit
ist durch das UND-Gatter 243 der Zähleingang @ 235 gesperrt.
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Bei Erscheinen eines Ausgangsimpulses am Ausgang 219 der disjunktiven
Verknüpfung 210 (Signal b) erzeugt die Rücksetzschaltung 232 nach Beginn dieses
Ausgangsimpulses einen kurzen Rücksetzimpuls (Signal c), welcher mit der ansteigenden
Flanke des n&chstfolgenden TaktimpuAses (Signal a) zusammenfällt. Dadurch soll
vermieden werden, daß am Ausgang 248 der Vergleichs- und Synchronisierschaltung
231 bereits vor dem synchronisierten weiteren Ausgangsimpulsen (Signal g, wie im
weiteren beschrieben) ein Ausgangsimpuls erscheint. Diese Rücksetzimpulse (Signal
c) werden dem Rücksetzeingang 240 des Binärzählers 241 zugeführt, und setzen diesen
taktsynchron auf den Zählerstand Null zurück.
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Der Ausgangsimpuls aus der disjunktiven Verknüpfung 210 (Signal b)
wird weiterhin einer Synchronisationsschaltung 236, bestehend aus einem D-Flip-Flop
246, zugeführt. Der Takteingang Cl des D-Flip-Flops wird, sofern der Zählereingang
235 der Zählerschaltung nicht gesperrt ist, mit dem vorgegebenen Takt aus dem Taktgenerator
234 angesteuert, erhält also das gleiche Signal d, welches auch am zweiten Eingang
242 des mehrstufigen Binärzählers 241 apliegt. Am nichtinvertierten Ausgang Q des
D-Flip-Flops 246 wird also der Ausgangsimpuls aus der disjunktivenVerknüpfung 210
erstweitergegeben, wenn der nächste Taktimpuls erscheint; beendet wird der Ausgangsimpuls
bei Erscheinen des auf sein Ende ersten. folgenden Taktimpulses.
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Diese nunmehr mit dem vorgegebenen Takt synchronisierten Ausgangsimpulse
(Signal f) werden der Verknüpfungsschaltung 237 zugeführt.
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Die Verknüpfungsschaltung 237, bestehend aus dem OR-Gatter 247, verknüpft
die synchronisierten Ausgangsimpulse (Signal f) mit den ebenfalls am zweiten Eingang
242 des Binärzählers 241 anliegenden Taktimpulsen (Signal d). Dauert nun der synchronisierte
Ausgangsimpuls (Signal f) länger, als die Zählperiode der Zählerschaltung 233 bis
zur Sperrung des Zählereingangs 235 andauert, so sind die weiteren Ausgangsimpulse
(Signal g) am Ausgang 248 der Verknu.pfungsschaltung 237, bzw. der gesamten Vergleichs-
und Synchronisierschaltung 231, identisch mit d synchronisierten Ausgangsimpulsen
(Signal f). Ist der synchronisierte Ausgangsimpuls (Signal f) dagegen kürzer als
die Zählperiode der Zählerschaltung 233, so werden im Anschluß an den synchronisierten
Ausgangsimpuls (Signal f) zusätzliche Impulse durch die Verknüpfungsschaltung angefügt,.und
zwar solange, bis die Zählperiode zu Ende ist, oder aber am Ausgang 219 der disjunktiven
Verknüpfung 210 der nächste Ausgangsimpuls erscheint.
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Das in der Fig.; 6 dargestellte Beispiel geht davon aus, daß die synchronisierten
Ausgangsimpulse (Signal f) kürzer sind, als die Zählperiode der Zählerschaltung
233.
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Somit ergeben sich am Ausgang 248 der Vergleichs- und Synchronisierschaltung
231 pro Umdrehung der Schaltervorrichtung 201 mehrere weitere Ausgangslmpulse (Signal
g), die sich aus dem synchronisierten Ausgangsimpuls (Signal f) und, darauf folgend,
den zusätzlichen, aus den Taktimpulsen abgeleiteten Impulsen (Signal d) zusammensetzen.
Aus Gründen der übersichtlichkeit wurde für Fig. 6. angenommen, dafl für
tt
den Binärzähler 241 ein 3-Bit-ZÇhler verwendet wird.
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Es ist natürlich auch möglich, wie auch dRe Zahl der Ausgänge 244
des Binärzählers a41 in Fig. 5 entnehmbartist, einen eventuell höherfrequenten Takt
zu verwenden, und entsprechend mehr Taktperioden zu zählen.
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Dadurch vergrößert sich der Beschleunigungseffekt bei einer schnellen
Betätigung der Schaltervorrichtung 201.
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In Fig. 6 h ist schließlich das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe
212 dargestellt, und zwar hier alsBeispiel für eine Drehung der Schaltervorrichtung
201 im Uhrzeigersinn. Wie bereits oben erwähnt, weist die bistabile Kippstufe 212
im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 einen zusätzlichen Takteingang 211" auf, welcher
mit den Rücksetzimpulsen (Signal c) aus der RUcksetzschaltung 232 angesteuert wird.
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Wie.aus den Figuren 2 c und d, bzw. 4 c und d entnehmbar@ist, endet
der Teil des Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 12, 112, welcher die Drehrichtung
der Schaltervorrichtung 1,101 kennzeichnet, jeweils gleichzeitig mit den Ausgangsimpulsen
der disjunktiven Verknüpfung 10, 110. Da bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5
nach dem Ende dieses Ausgangsimpulses zusätzliche Impulse ausgegeben werden können,
denen die gleiche Drehrichtung wie den Ausgangs impulsen zuzu-,ordnen ist,muß das
richtungsangebende Ausgangssignal (Signal h) der bistabilen Kippstufe 212 mindestens
bis zum Ende der Zählperiode der Zählerschaltung 233 ausgegeben werden. Dies kann
hier realisiert werden, indem als bistabile Kippstufe 212 zusätzlich zu einem SR-Fl-ip-Flop,
welcher das drehrichtungsabhängige Signal
erzeugt, ein speicherndes
Element verwendet wird, welches Uber den Takteingang 211" mittels der vom der Rücksetzschaltung
232 erzeugten Rücksetzimpulse (Signal c) gesteuert wird. Dies geschieht derart,
daß bei jedem Rücksetzimpuls das drehrichtungsabhängige Signal gespeichert und solange
ausgegeben wird, bis bei einem später erscheinenden Rücksetzimpuls eine geänderte
Drehrichtung vorliegt. Dann wird das neue drehrichtungsunibhEngige Signal gespeichert.
Als speicherndes Element kann z. B. ein übliches D-Flip--Flop dienen.
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Bezugszeichenliste 1; 101; 201 Schaltervorrichtung 2; 102; 202 Auswerteschaltung
3; 103 Kontaktelement 4; 104 Kontaktelement 5; 105 Kontaktelement 6; 106 Kontaktbrücke
7, 7'; 107, 107'; 207, 207' Steuereingang 8, 8'; 108, 108'; 208, 208' Kippstufe
9, 9'; 109, 109'; 209, 209' Ausgang der Kippstufe 10; 110; 210 disjunktive Verknüpfung
11, 11'; 111, 111', 211, 211', 211" Eing-änge der bistabilen Kippstufe 12; 112;
212 bistabile Kippstufe 13, ' erste Inverterstufe 14, 14' zweite Inverterstufe 15,
15' Ausgang der zweiten Inverterstufe 16, 16' Eingang, der ersten Inverterstufe
17, 17' steuerbarer Widerstand 18; 118 NOR-Gatter 19; 119; 219 Ausgang der disjunktiven
Verknüpfung 20; 120 SR-Flipflop 1, 21'; 121, 121'; 221, 221' Koppelleitungen 231
Vergleichs- und Synchronisierschaltung 232 Rücksetzschaltung 233 Zählerschaltung
234 Taktgenerator 235 Zähleingang 236 Synchronisationsschaltung 237 Verknü@fungsschaltung
238
D-Flip-Flop 239 NOR-Gatter 240 Rücksetzeingang von 233 241 mehrstufiger Binärzähler
242 zweiter Eingang von 240 243 UND@Gatter 244 Ausgänge von 240 245 FAND-Gatter
246 zweites D-Flip-Flop 247 OR-Gatter 248 Ausgang von 231