DE1295005B - Schaltungsanordnung fuer einen reversiblen elektronischen Dekadenzaehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen reversiblen elektronischen Dekadenzähler, mit welchem je nach der gewählten Betriebsweise in zwei getrennten Kanälen eintreffende Impulse getrennt zählbar sind oder ihre Summe oder ihre algebraische Differenz unter Hinzusetzung des Vorzeichens dieser Differenz bildbar ist.

Ein dekadischer Vorwärts-/Rückwärtszähler weist allgemein Dekaden auf, welche aus in Kaskade antrennten Kanälen eingerichtet ist, wobei zusätzliche Einrichtungen vorgesehen sind, um lediglich mittels einer Einstellung einer Schaltergruppe entweder die getrennte Zählung der einen oder der anderen Impulsfolge oder die Gesamtzählung der einen oder der anderen Impulsfolge oder auch die Differenzzählung mit Anzeige des Vorzeichens der Differenz zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für

geordneten Binärstufen bestehen und nach einem io einen Vorwärts-ZRückwärtszähler ist gekennzeichnet

Binär-Dezimal-Kode arbeiten. Die dem Eingang zugeführten Impulse werden je nach den Werten zweier Spannungen, welche an zwei Steuerklemmen anliegen, vorwärts oder rückwärts gezählt.

Es besteht das Problem, welches beispielsweise bei bestimmten Anwendungen in der Kerntechnik auftritt, von einer oder von zwei Quellen, beispielsweise Strahlungsquellen, stammende Impulse zu zählen und insbesondere je nach der betreffenden Anwendung sowohl die Summe als auch die Differenz dieser Impulse bilden zu können.

Eine einfache Lösung dieses Problems besteht in der Verwendung von getrennten Zählern, von welchen der eine als Summenzähler, der andere als Differenzzähler arbeitet, aber eine solche Lösung ist offenbar kostspielig.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltung, welche die Lösung dieses Problems mit Hilfe eines einzigen umkehrbaren Zählers ermöglicht.

Aus den Aufsätzen »Einfacher Binärzähler für Addition und Subtraktion« in der Zeitschrift »Elektronik«, 1960, Nr. 8, S. 232 bis 234, sowie »Umkehrbarer Dualzähler mit Transistoren« in der Zeitschrift »Elektronik«, 1961, Nr. 5, S. 136 bis 139, sowie aus »Electronic Engineering«, March 1964, S. 173 bis 177, sind Vorwärts-ZRückwärtszähler bekannt, welche aus einer Reihe von in Kaskade geschalteten Kippstufen bestehen und nach einem binären oder binärdezimalen Kode arbeiten, wobei die Zählrichtung der Impulse, nämlich vorwärts oder rückwärts, durch den Zustand einer Steuerkippschaltung bestimmt wird, welche Gleichspannungen auf zwei Leitungen gibt, die mit logischen Schaltungen verbunden sind, welche an die Zwischenverbindungen der verschiedenen Kippstufen angeschlossen sind.

Weiter ist aus dem Buch »Digitale Signalverarbeitung in der Regeltechnik«, VDE-Buchreihe, Bd. 8, 1961, VDE-Verlag, GmbH., Berlin, S. 48 bis 52, eine Zählschaltung bekannt, welche die Differenzdurch

a) eine an sich bekannte Reihe von in Kaskade geschalteten Dekaden mit einem einzigen Eingang, welche einer Vorwärts-ZRückwärts-Zähl-Kippstufe zugeordnet sind, die je nach ihrem Zustand die Werte zweier Gleichspannungen bestimmt, welche an zwei Steuerklemmen anliegen und die Zählung in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung weiterrücken lassen;

b) eine an sich bekannte Impuls-Eingangsschaltung mit monostabilen Kippstufen;

c) ein Paar von Torschaltungen, welche jeweils einem Impulszuführungskanal am Eingang der Dekadenreihe zugeordnet sind;

d) ein Paar von Kippstufen, welche die Torschaltungen gemäß der gewählten Betriebsweise steuern und über ihre Eingänge mit der Eingangsschaltung sowie über ihren Ausgang mit der Vorwärts-ZRückwärts-Zähl-Kippstufe verbunden sind;

e) eine bistabile Vorzeichen-Anzeige-Kippstufe, deren Eingänge über eine Torschaltung mit der Impuls-Eingangsschaltung und deren Ausgänge mit der Vorwärts-/Rückwärts-Zähl-Kippstufe verbunden sind, und

f) eine Schaltergruppe, welche in Abhängigkeit von der gewählten Betriebsweise eingestellt ist und durch welche das Kippstufenpaar in einem bestimmten Zustand verriegelbar ist.

Durch eine Zeitbasis gesteuert, kann die Vorrichtung auch als konventionelles Frequenzmeßgerät fungieren.

Bei allen drei Betriebsarten erfolgt die Zähleranzeige des Resultats unmittelbar mit Hilfe von Leuchtzeichen, ebenso bei dem Vorzeichen, wenn das Zählwerk so arbeitet, daß die Differenz gebildet

bildung von zwei Impulsfolgen gestattet. Es handelt 50 wird. Der Inhalt des Zählwerks einschließlich des

sich dabei um einen umkehrbaren Zähler mit zwei getrennten Eingängen, auf welche jeweils die zu addierenden Impulse bzw. die zu subtrahierenden Impulse gegeben werden. Die Umschaltung des Zählers auf Vorwärts- oder Rückwärtszählung wird dabei automatisch je nach dem Eingang vorgenommen, welcher von den Impulsen beaufschlagt wird und welcher die Steuerkippstufe in ihren entsprechenden Zustand schaltet.

Auch diese letztere Schaltung ist zur Lösung der 60 gemäßen Vorwärts-ZRückwärtszählers,
genannten Erfindungsaufgabe nicht geeignet, da man Fig. 2 ein Schaltbild einer reversiblen Dekade

sie infolge ihrer getrennten Eingänge nur in einfacher oder in Differenzzählung, jedoch nicht in Summenzählung arbeiten lassen kann.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung der genannten Aufgabe ein dekadischer Vorwärts-ZRückwärtszähler der eingangs genannten Art verwendet, welcher für den Empfang zweier Impulsfolgen in geVorzeichens sowie gegebenenfalls die Überschreitung des Aufnahmevermögens des Zählwerks können an eine automatische Druckvorrichtung weitergeleitet werden.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines erfindungs-

einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

F i g. 3 und 4 abgewandelte Ausführungsformen der Anordnungen nach F i g. 1 bzw. 2.

In F i g. 1 sind mit 1 und 7 zwei Impulsformerschaltungen bezeichnet, beispielsweise monostabile Kippstufen, denen jeweils zwei Impulsreihen iVl, N 2 über einen Schalter 58, 59 einer Schaltergruppe 58

3 4

bis 61 zugeführt werden, die mittels eines Schalter- Betriebsart »Einfache Zählung«,

knopfes 30 in vier Stellungen »iVl« und »N2«, beispielsweise Zählung der Impulse N1
y>Nl — N 2«, »Nl + N 2« gebracht werden können,

wobei die strichpunktierte Linie die mechanische Der Schalterknopf 30 wird in die Stellung »iVl« Verbindung andeutet. An die Ausgänge der mono- 5 gebracht. Dabei stellt die Schaltergruppe folgende stabilen Kippstufen 1, 7 ist je eine UND-Schaltung 2 Verbindungen her. Der Schalter 58 führt die Einbzw. 10 mit vier Eingängen angeschlossen. Jeder gangsimpulseNl der monostabilen Kippstufe 1 zu. dieser UND-Schaltungen 2,10 ist über eine Verbin- Der Schalter 59 bewirkt die Zuführung der Impulse dung 62 bzw. 63 eine Steuerkippstufe 3 bzw. 11 zu- N2 an die monostabile Kippstufe 7. Der Schalter 60 geordnet, deren Eingänge mittels der Schalter 60 io legt an den linken Eingang der Steuerkippstufe 3 eine bzw. 61 wahlweise an eine negative Spannungsquelle negative Spannung an, wodurch diese Kippstufe in angeschlossen werden können. Über eine ODER- ihrer Stellung verriegelt wird. In gleicher Weise legt Schaltung 15 sind die Ausgänge der UND-Schaltun- der Schalter 61 eine negative Spannung an den rechgen 2, 10 mit dem Eingang der ersten Dekade 16 ten Eingang der Steuerkippstufe 11, die gleichfalls einer Reihe von in Kaskade angeordneten, rever- 15 in ihrer Stellung verriegelt wird. Unter diesen Bedinsiblen Dekadenzählern 16 bis 21 verbunden. Von gungen gibt die Steuerkippstufe über die Verbindung den anderen Eingängen der UND-Schaltungen 2,10 62 die UND-Schaltung 2 frei, während die Steuerist eine über eine Verbindung 65 an eine Impuls- kippstufe 11 im Gegensatz hierzu die UND-Schaltung former-Torschaltung 29 angeschlossen, die nur durch 10 über die Verbindung 63 sperrt. Nun wird eine ein Zeitsignal oder durch eine an ihrem Eingang ao allgemeine Rückstellung auf Null bewirkt, und zwar: über einen Schalter 31 angelegte Gleichspannung bei den Dekaden 16 bis 21, indem die Vorzeichenausgelöst werden kann. Die Verbindung 65 ist außer- Anzeige-Kippstufe 24 in die Stellung »Vorzeichen + « dem über die UND-Schaltungen 4,12, 13 und 14 mit gebracht wird, bei der Vorwärts-ZRückwärts-Zählden Eingängen der zwei Steuerkippstufen 3 und 11 Kippstufe 25, indem diese in die Stellung »Vorwärtsverbunden. Die anderen Eingänge der UND-Schal- 85 zählung« gebracht wird, und bei der Aufnahmetungen 4,14 sind an den Ausgang der Impulsformer- f ähigkeits-Überschreitungs-Kippstufe 32, indem diese schaltung 1, jene der UND-Schaltungen 12 und 13 in die Stellung »Keine Überschreitung« gebracht an den Ausgang der Impulsformerschaltung 7 ange- wird. Man erreicht dadurch, daß einerseits an den schlossen. Der letzte Eingang der UND-Schaltun- Leitungen 26, 27 solche Spannungen anliegen, daß gen 2,10 ist über die Verbindung 64 an eine bistabile 3° die Zählung in den Dekaden 16 bis 21 in Vorwärts-Kippstufe 32, die die »Überschreitung der Auf- zählrichtung erfolgt, und daß andererseits über die nahmefähigkeit« anzeigt, angeschlossen, welche über Verbindung 64 den UND-Schaltungen 2 und 10 eine eine UND-Schaltung 33 mit dem Ausgang der letzten Entriegelungsspannung zugeführt wird. Auch die Dekade 21 verbunden ist. UND-Schaltung 33 ist über die Leitung 27 entriegelt.

Der Dekadenreihe 16 bis 21 ist eine bistabile 35 Die auf dem Wege Nl ankommenden, zu zählen-Kippstufe 25 zugeordnet, die Vorwärts-/Rückwärts- den Impulse werden zunächst mittels der Schal-Zähl-Kippstufe, welche je nach ihrem Zustand die tung 1 regeneriert und der UND-Schaltung 2 zu-Werte zweier Gleichspannungen bestimmt, die an geführt. Da diese bereits über die Verbindungen 62, zwei Leitungen 26, 27 anliegen und infolgedessen die 64 entriegelt ist, wird sie nur leitend, wenn die Tor-Zählrichtung dieser Dekadenreihe, nämlich die Vor- 40 schaltung 29 ausgelöst wird, entweder durch das wärts- oder Rückwärtsrichtung. Die Leitung 27 ist Zeitsignal oder durch das Schließen des Unterauch mit der UND-Schaltung 33 verbunden. Die Ein- brechers 31, so daß die Verbindung 65 eine Entgänge der Kippstufe 25 sind über eine ODER-Schal- riegelungsspannung führt. In diesem Falle wird die tung 28 einerseits mit einem der Ausgänge der UND-Schaltung 2 entriegelt, und die durch die Steuerkippstufen 3, 11 über Verbindungen 66, 67 45 Schaltung 1 gelieferten Impulse werden über die verbunden, andererseits mit den Ausgängen einer UND-Schaltung 2 sowie über die ODER-Schaltung bistabilen Kippstufe 24, das ist die Vorzeichen- 15 dem Eingang der Dekaden 16 bis 21 zugeführt, Anzeige-Kippstufe. Diese ist an den Ausgang einer wo sie normalerweise in Vorwärtsrichtung gezählt UND-Schaltung 23 mit drei Eingängen angeschlos- werden.

sen. Hiervon empfängt der erste Eingang die Aus- 50 Diese Impulse gelangen ebenfalls über die durch löseimpulse einer monostabilen Kippstufe 6, welche die Verbindung 65 entriegelten UND-Schaltungen 4, über eine ODER-Schaltung 5 mit dem Ausgang der 14 zu den Steuerkippstufen 3,11, ohne jedoch ihren monostabilen Kippstufen 1, 7 in Verbindung steht. Zustand zu ändern, so daß die UND-Schaltung 2 Die Kippdauer dieser monostabilen Kippstufe 6 be- leitend und die UND-Schaltung 10 gesperrt bleibt, trägt etwa die Hälfte jener der monostabilen Kipp- 55 so daß an den Verbindungen 66, 67 kein Signal aufstufen 1, 7. Der zweite Eingang der UND-Schaltung tritt. Außerdem lösen diese Impulse die monostabile 23 ist durch die Leitung 26 gesteuert. Der dritte Ein- Kippstufe 6 aus, doch werden die resultierenden Imgang ist gesteuert durch eine UND-Schaltung 22, die pulse von der UND-Schaltung 23 nicht übertragen, mit jeder der vier bistabilen Kippstufen jeder der die über die Leitung 26 und die UND-Schaltung 22 Dekaden 16 bis 21 verbunden ist. Die UND-Schal- 60 gesperrt ist. Die Vorzeichen-Anzeige-Kippstufe 24 tung 22 dient als Nullanzeigegerät. verbleibt daher in der Stellung »Vorzeichen + «.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieses Zähl- Die Zählung in den Dekaden schreitet so nor-

werks beschrieben, indem nacheinander der Betrieb malerweise in dem Maße fort, wie die Impulse Nl

bei einfacher Zählung, bei der Zählung der Differenz ankommen. Wenn die Aufnahmefähigkeit des Zähl-

und bei Gesamtzählung untersucht wird, mit anderen 65 werks erreicht ist, liefert die Dekade 21 ein Signal

Worten: die Zählung der Impulse Nl oder N2, die an die bistabile Kippstufe 32, die unter Zustands-

Zählung der Impulse Nl — N 2 oder die Zählung wechsel die UND-Schaltung 2 über die Verbindung

der Impulse Nl + N 2. 64 sperrt und damit die Zufuhr von nachfolgenden

Impulsen an den Dekadeneingang unterbindet. Zugleich tritt ein Leuchtzeichen »Überschreitung« auf. Um die Zählung wieder aufzunehmen, ist es notwendig, eine Rückstellung auf »Null« vorzunehmen.

Wünscht man nun die einfache Zählung der Impulse N 2 durchzuführen, so bringt man den Schalterknopf 30 in die Stellung »iV2«, in welcher die Schaltergruppe die folgenden neuen Verbindungen herstellt. Der Schalter 58 bewirkt die Zufuhr der Im-

2. Ist der erste ankommende Impuls ein JV2-Impuls, so durchläuft er die monostabile Kippstufe 7, kann jedoch die durch die Verbindung 63 gesperrte UND-Schaltung 10 nicht durchlaufen. Der Impuls 5 gelangt zu den entriegelten Schaltungen 12 und 13 und bewirkt mit seiner Vorderflanke den Zustandswechsel der Steuerkippstufe 3 und 11, was die Sperrung der UND-Schaltung 2 über die Verbindung 62 und die Entriegelung der UND-Schaltung 10 über pulse Nl an die Schaltung 1. Der Schalter 59 führt io die Verbindung 63 zur Folge hat. Das Kippen der die Impulse N 2 der Schaltung 7 zu. Die Schalter 60, Stufen 3,11 bewirkt zugleich über die Verbindungen 61 bringen die Steuerkippstufen 3,11 jeweils in einen 66, 67 sowie die ODER-Schaltung 28 das Kippen der Zustand, welcher dem oben angegebenen Zustand Kippstufe 25, welche in die Stellung »Rückwärtsentgegengesetzt ist, so daß die UND-Schaltung 2 zählung« übergeht. Dieses letztere Kippen beseitigt durch die Verbindung 62 gesperrt und die UND- 15 die zuvor auf der Leitung 26 bestehende Sperrspan-Schaltung 10 durch die Verbindung 63 entriegelt ist. nung der UND-Schaltung 23. Diese wird leitend, weil

sie nicht von der UND-Schaltung 22 gesperrt wird, da die Dekaden noch immer auf Null stehen. Die monostabile Kippstufe 6, welche durch den von der ao Schaltung 7 ausgehenden Impuls ausgelöst ist, liefert darauf einen Auslöseimpuls, dessen hintere Flanke durch die UND-Schaltung 23 übertragen wird und den Zustandswechsel der Kippstufe 24 hervorruft, welche sodann »Vorzeichen —« anzeigt. Dieser Zu-

pulseiVl sowie N2 jeweils den monostabilen Kipp- 25 Standswechsel hat denjenigen der Kippstufe 25 zur stufen 1 bzw. 7 über die Schalter 58 bzw. 59 zu- Folge, welche wieder in die Stellung »Vorwärtszählung« übergeht und die UND-Schaltung 23 erneut sperrt. Insgesamt ist also der einzige Effekt dieses ersten Impulses N 2 gewesen, den Zustand der Kipp-30 stufe 24 in die Stellung »Vorzeichen — « zu bringen. Wenn dem ersten Impuls N 2 weitere Impulse N 2 folgen, durchlaufen sie die Schaltungen 7 und 10; sie wirken nicht auf die Steuerkippstufen 3 und 11 und daher auf die Kippstufe 25 ein. Sie werden infolgekann daher die Steuerkippstufen 3 und 11 nicht mit 35 dessen an die Dekaden 16 bis 21 weitergeleitet, wo gleichzeitigen Impulsen beschicken. Durch diese sie in üblicher Weise gezählt werden, wobei die Kipp-Anordnungen werden Zählverluste eingeführt, die stufe 24 »Vorzeichen —« anzeigt, berechenbar sind, wenn man die Kippdauern der 3. Wenn nach dem ersten Impuls N2 ein Impuls

Schaltungen 1 und 7 kennt. Nl eintrifft, läuft ein Vorgang ab, der demjenigen

Nach einer vorübergehenden Rückstellung auf 40 bei Ankunft des Impulses N 2 analog ist. Dieser Im-NuIl ist der allgemeine Zustand der Schaltung der puls kann die durch die Verbindung 62 gesperrte folgende. Die Steuerkippstufe 3 befindet sich in der UND-Schaltung 2 nicht durchlaufen, doch bringt er Stellung, in welcher die UND-Schaltung 2 über die über die UND-Schaltungen 4 und 14 die Steuerkipp-Verbindung 62 entriegelt ist, und die Steuerkipp- stufen 3 und 11 zum Kippen, was die Sperrung der stufe 11 befindet sich in der Stellung, in welcher die 45 UND-Schaltung 2, die erneute Sperrung der UND-UND-Schaltung 10 über die Verbindung 63 gesperrt Schaltung 10 und den Zustandswechsel der Kippist. Die Vorzeichen-Anzeige-Kippstufe 24 ist in der stufe 25 zur Folge hat, welche in die Stellung »Rückstellung »Vorzeichen + «, die Vorwärts/Rückwärts- wärtszählung« zurückkehrt. Die Leitung 26 entriegelt Zähl-Kippstufe 25 in der Stellung »Vorwärtszählung« die UND-Schaltung 23, wodurch es der durch die und die Kippstufe 32 in der Stellung »Keine Über- 50 monostabile Kippstufe 6 übertragenen Hinterflanke schreitung«, so daß auf der Leitung 64 eine Ent- des Impulses möglich wird, die Kippstufe 24 in die riegelungsspannung auftritt. Die UND-Schaltung 22 Stellung »Vorzeichen +« zurückzubringen, was das ist entriegelt, weil die Dekaden Null anzeigen. Es sei Rückkippen der Kippstufe 25 in die Stellung »Vorangenommen, daß die Torschaltung 29 durch das wärtszählung« zur Folge hat. Dadurch ist also genau Zeitsignal oder durch Schließung des Unterbrechers 55 der Anfangszustand wiederhergestellt. Die im folgen-31 ausgelöst ist, so daß die Verbindung 65 die UND- den eintreffenden Impulse Nl werden dann normal Schaltungen 2, 4, 10 und 12 bis 14 entriegelt. Dann gezählt, wobei die Kippstufe 24 »Vorzeichen + « ankönnen mehrere Fälle auftreten: zeigt.

1. Wenn eine Reihe von Impulsen Nl ankommt, 4. Es sei nun angenommen, daß nach der Speichedurchlaufen diese die monostabile Kippstufe 1. Sie 60 rung einer Impulsreihe iVl mit dem Vorzeichen + wirken nicht auf die Steuerkippstufen 3 und 11 ein, eine Impulsreihe N 2 auftritt. Der erste Impuls N 2 die von der gleichen Seite wie bei der voraufgehen- findet die UND-Schaltung 10 gesperrt vor. Über die den Nullrückstellung beschickt werden, und sie UND-Schaltungen 12, 13 bringt er die Steuerkippdurchlaufen die Schaltungen 2 und 15, um an die stufen 3,11 zum Kippen, was die Sperrung der UND-Eingänge der Dekaden 16 bis 21 zu gelangen, wo sie 65 Schaltung 2, die Entriegelung der UND-Schaltung 10 in üblicher Weise gezählt werden. Das Zählwerk und den Zustandswechsel der Kippstufe 25 in die zeigt die Anzahl der Impulse Nl mit dem Vor- Stellung »Rückwärtszählung« zur Folge hat. Trotz zeichen + an. des Verschwindens der Sperrspannung auf der Lei-

Im übrigen bleibt die Funktionsweise durchweg analog zu jener, die für den Fall der Impulse Nl beschrieben wurde.

Betriebsart »Zählung der Differenz«, Nl-N2

Hierzu wird der Schalterknopf 30 in die Stellung »iVl — iV2« gebracht. Hierdurch werden die Im-

geführt. Die Schalter 60 und 61 gestatten es lediglich, die Steuerkippstufen 3 und 11 auf Null zurückzustellen, führen ihnen jedoch keine dauernde Verriegelungsspannung zu.

Die monostabilen Kippstufen 1 und 7 sind in der Weise ausgebildet, daß bei der Auslösung der einen die andere durch die Sperrleitungen 8,9 nach Art einer Antikoinzidenzschaltung verriegelt wird. Man

tung26 bleibt die UND-Schaltung 23 jedoch über die UND-Schaltung 22 gesperrt, weil die Dekaden nicht mehr auf Null stehen. Die Kippstufe 24 verbleibt in ihrer Stellung »Vorzeichen +«, während sich die Kippstufe 25 in der Stellung »Rückwärtszählung« befindet. Die Dekaden sind zur Zählung in Rückwärtsrichtung bereit.

Die folgenden Impulse N 2 haben keinerlei Wirkung auf die Steuerkippstufen 3, 11. Sie durchlaufen zeiten der monostabilen Kippstufen 1, 7 in bezug auf die Stellung »Nl — N2« um die Hälfte herabgesetzt sind. Bei diesen drei Schaltungen bleibt das Vorzeichen nämlich ständig bei +, und die Impulsformerschaltung 6 hat keine Wirkung auf die Vorzeichen-Anzeige-Kippstufe 24, da die Kippstufe 25 ständig in der Stellung »Vorwärtszählung« bleibt.

F i g. 3 zeigt eine Anordnung, die gegenüber der beschriebenen darin abgewandelt ist, daß die Steue-

die Schaltungen 10 und 15 und werden abwärts ge- ίο rung der Vorwärts-ZRückwärts-Zähl-Kippstufe 25 zu

sätzlich über vier UND-Schaltungen 68 bis 71 und eine ODER-Schaltung 72 erfolgt. Diese sind wie folgt angeschlossen: In der Stellung »Vorzeichen +« entriegelt die Kippstufe 24 die UND-Schaltungen 68, 71

zählt, bis die Dekaden 16 bis 21 bei Null ankommen. Dann entriegelt die UND-Schaltung 22 die UND-Schaltung 23, was den Zustandswechsel der Kippstufe 24 in die Stellung »Vorzeichen —« hervorruft

und infolgedessen das Kippen der Kippstufe 25 in die 15 und verriegelt die UND-Schaltungen 69, 70; in der Stellung »Vorwärtszählung«. Von diesem Augenblick der Stellung »Vorzeichen — « entriegelt sie hingegen an werden die folgenden Impulse N 2 in Vorwärtsrichtung mit dem Vorzeichen — gezählt.

5. Wenn schließlich neue Impulse Nl eintreffen, die UND-Schaltungen 69, 70 und verriegelt die UND-Schaltungen 68, 71.
Die auf der Verbindung 67 auftretenden, vom Kip

bringt der erste die Steuerkippstufen 3, 11 zum Kip- ao pen der Steuerkippstufe 3 infolge der Impulse Nl

pen, entriegelt die UND-Schaltung 2 und sperrt die UND-Schaltung 10. Das Kippen der Steuerkippstufen 3,11 hat den Zustandwechsel der Kippstufe 25 in die Stellung »Rückwärtszählung« zur Folge, wirkt jedoch nicht auf die Kippstufe 24 ein, welche in der Stellung »Vorzeichen—« verbleibt. Die folgenden Impulse Nl werden rückwärts gezählt, bis die Dekaden 16 bis 21 bei Null ankommen. Dann entriegelt die UND-Schaltung 22 die UND-Schaltung 23, wodurch das Kippen der Kippstufe 24 in die Stellung »Vorzeichen + « und der Kippstufe 25 in die Stellung »Vorwärtszählung« ausgelöst wird.

Die Betriebsart »Zählung der Differenz Nl-N2« kann daher wie folgt zusammengefaßt werden:

Die Impulse Nl werden normal gezählt, wenn das Vorzeichen + ist, und rückwärts gezählt, wenn das Vorzeichen — ist.

Die Impulse N 2 werden rückwärts gezählt, wenn das Vorzeichen + ist, und normal gezählt, wenn das Vorzeichen — ist.

Die Vorwärts-ZRückwärts-Zähl-Kippstufe 25 kippt im Rhythmus der Steuerkippstufen 3 und 11.

Sobald alle Dekaden auf Null stehen, bewirkt ein auf dem einen der beiden Wege eintreffender Impuls, herrührenden positiven Flanken bewirken unter diesen Umständen den Zustandswechsel der Kippstufe 25, und zwar über die UND-Schaltung 71 sowie die ODER-Schaltung 72 in die Stellung »Vorwärtszählung« bei dem Vorzeichen + und über die UND-Schaltung 70 sowie die ODER-Schaltung 28 in die Stellung »Rückwärtszählung« bei dem Vorzeichen —. Die auf der Verbindung 66 auftretenden, vom Kippen der Steuerkippstufe 11 infolge der Impulse N 2 herrührenden positiven Flanken bewirken den Zustandswechsel der Kippstufe 25, und zwar über die UND-Schaltung 68 sowie die ODER-Schaltung 28 in die Stellung »Rückwärtszählung« bei dem Vorzeichen + und über die UND-Schaltung 69 sowie die ODER-Schaltung 72 in die Stellung »Vorwärtszählung« bei dem Vorzeichen —.

Diese Anordnung bezweckt, ein Kippen der Vorwärts-/Rückwärts-Zähl-Kippstufe25 zur Unzeit infolge von Störeffekten oder aus anderen Gründen zu verhindern, indem das für die Impulse Nl und N 2 gespeicherte Vorzeichen beibehalten wird.

F i g. 2 stellt Einzelheiten der Schaltungsanordnung von bistabilen Einheiten dar, welche gemäß der Erfindung eine reversible Dekade bilden und nach dem

welcher die Kippstufe 25 in die Stellung »Rückwärts- 45 Code 1-2-4-8 arbeiten. Vier in Kaskade angeordnete zählung« bringt, das Kippen der Vorzeichen-Anzeige- bistabile Kippstufen sind mit 35 bis 38 bezeichnet. Kippstufe 24, was die Kippstufe 25 wieder in die
Stellung »Vorwärtszählung« zurückbringt.

Betriebsart »Gesamtzählung« Nl + N 2

Der Schalterknopf 30 wird in die Stellung »Nl + N2« gebracht. In dieser werden den monostabilen Kippstufen 1, 7 über die Schalter 58, 59 die

Wie bei der Kippstufe 35 schematisch angedeutet, kann sie beispielsweise pnp-Transistoren enthalten, die auf positive Eingangsimpulse ansprechen. 34 be-50 zeichnet die Eingangsklemme für die Impulse. Die Ausgangsklemme 39 ist an die nachfolgende Dekade angeschlossen. Die Leitungen 26, 27 sind an die Vorwärts-/Rückwärts-Zähl-Kippstufe angeschlossen. Bei Zählung in Vorwärtsrichtung befindet sich die Lei-Impulse Nl und N 2 zugeführt. Die Steuerkippstu- 55 tung26 beispielsweise auf einer Spannung in der fen 3, 11 werden durch die Schalter 60 bzw. 61 in Nähe des Erdpotentials und die Leitung 27 auf einer ihrem Zustand verriegelt gehalten, doch werden die negativen Spannung von ungefähr — 6 V. Bei der UND-Schaltungen 2 und 10 über die Verbindungen Rückwärtszählung sind die Werte dieser Spannungen 62, 63 entriegelt. Weil ein Zustandswechsel der auf den beiden Leitungen vertauscht. Die Bezeich-Steuerkippstufen 3, 11 nicht mehr möglich ist, ver- 60 nungen S und 5, die mit einem Index 1 bis 4 versehen bleibt die Kippstufe 25 in der Stellung »Vorwärts- sind, beziehen sich auf die Transistoren jeder Kippzählung« und die Kippstufe 24 in der Stellung »Vor- stufe, und zwar entsprechend dem Zustand »0« bzw. zeichen +«. Unter diesen Bedingungen werden die »1«, wobei der Ausgang des gesättigten Transistors von den monostabilen Kippstufen 1, 7 ausgehenden das Potential 0 V führt, während der Ausgang des ImpulseNl und N2 alle gezählt: Das Zählwerk 65 gesperrten Transistors auf — 6V liegt.

arbeitet in der Betriebsart »Addition«.

Es ist hervorzuheben, daß in den Stellungen »Nl«, »N2« und »iVl + iV2« der Schaltergruppe die Totp g

UND-Schaltungen 42, 43 sowie 47 bis 53 sind an die Ausgänge der Kippstufen hinter Kondensatoren wie 40, 41 angeschlossen. Darauf folgen Dioden, wie

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ίο

44, 45. Je einer der Eingänge der UND-Schaltungen ist an die Leitungen 26 oder 27 angeschlossen. Die UND-Schaltung 49 sowie die Verbindungen 46, und 55 sind zusätzliche Rückkopplungspfade. Bei Zählung in Vorwärtsrichtung dient die UND-Schaltung 49 zur Rückstellung der bistabilen Kippstufe nach neun Impulsen. Die Verbindung 46 sperrt die UND-Schaltung 42, sobald die bistabile Kippstufe in den Zustand »1« übergeht. Bei der Rückwärtszählung dienen die Verbindungen 54, 55 zur Rückstellung auf Null der Zwischenstufen 36, 37 beim ersten Impuls, so daß eine »9« angezeigt wird.

Die Arbeitsweise der Dekade ist die folgende:

wird. Nachdem die bistabile Kippstufe 38 von dem Zustand »1« in den Zustand »0« übergegangen sowie die UND-Schaltung 52 entriegelt ist, erhält man an der Ausgangsklemme 39 einen positiven Impuls, der den Eingangsimpuls für die folgende Dekade bildet. Es ist anzumerken, daß beim achten Impuls der Kollektor des Transistors 34 der bistabilen Kippstufe 38 eine positive Flanke gebildet hat, welche über die Verbindungen 54, 55 den bistabilen Kippstufen 36, 37 zugeführt wird. Diese befanden sich in dem Zustand »0«, mit gesperrten Transistoren 52 bzw. S3. Infolgedessen hatte der positive Impuls keinerlei Wirkung.

b) Rückwärtszählung

a) Vorwärtszählung

Die Leitungen 26, 27 werden auf Spannungen in Nun werden die Leitungen 26, 27 auf ungefähr

der Nähe des Erdpotentials bzw. von — 6 V gebracht. — 6 V bzw. 0 V gebracht. Die UND-Schaltungen 42, Es sei angenommen, daß die Dekade durch Anlegen 49, 47, 50 und 52 sind gesperrt, während die UND-einer negativen Spannung an die Basen der Transi- Schaltungen 43, 48, 51 und 53 entriegelt sind. Vorstoren 5 auf Null zurückgestellt ist, wobei diese Tran- 20 ausgesetzt sei stets, daß die Dekade anfänglich auf sistoren gesättigt und die Transistoren S gesperrt sind. Null zurückgestellt sei. Der erste der Eingangs-Da die Leitungen 26, 46 keine Spannung führen, wird klemme 34 zugeführte Impuls bringt die bistabile die UND-Schaltung 42 entriegelt. Die Anode der Kippstufe 35 zum Kippen. Der von dem Transistor Diode 44 liegt auf 0 V. Das gleiche gilt bezüglich der Sl gelieferte Impuls bringt über die Elemente 41, 43 UND-Schaltungen 49, 50 und 52. Da sich die Lei- 25 und 45 die bistabile Kippstufe 36 zum Kippen, was tung 27 auf — 6 V befindet, wird die UND-Schaltung wiederum das Kippen der bistabilen Kippstufe 37 in 43 entriegelt. Die Diode 45 wird gesperrt, da ihre gleicher Weise auslöst, wodurch die bistabile Kipp-Anode auf — 6 V liegt. Das gleiche gilt für die UND- stufe 38 ihren Zustand wechselt. Der Ausgang des Schaltungen 48, 51 und 53. Transistors S 4 geht nun von — 6 V auf 0 V über und

Der erste an der Eingangsklemme 34 ankommende 30 liefert über die Verbindungen 54, 55 einen positiven Impuls bringt die bistabile Kippstufe 35 zum Kippen. Impuls, welcher die Kippstufen 36, 37 in ihren Zu-Der Ausgang 51 geht von OV auf — 6 V über. Der stand »0« zurückstellt. Die Dekade zeigt dann »9« von der Differentiation durch den Kondensator 40 her- an. Da die UND-Schaltung 53 entriegelt ist, liefert rührende negative Impuls durchläuft die UND-Schal- der Transistor S 4 zu gleicher Zeit einen positiven rung 42 und sperrt die Diode 44. Er wirkt nicht auf 35 Impuls an die Ausgangsklemme 39, welcher an die die bistabile Kippstufe 36 ein. Der Ausgang Sl geht folgende Dekade weitergeht.

von — 6 V auf 0 V über. Der von der Differentiation Der zweite Impuls bringt die bistabile Kippstufe 35

durch den Kondensator 58' herrührende positive Im- in den Schaltzustand »0« und hat keinerlei Wirkung puls durchläuft die UND-Schaltung 49 und gelangt auf die bistabilen Kippstuf en 36,37. Die Dekade zeigt an der Seite S 4 zu der bistabilen Kippstufe 38. Da 40 »8« an. Der dritte Impuls bringt die bistabile Kippder Transistor S 4 gesperrt ist, hat dieser positive Im- stufe 35 in den Zustand »1«, was auch das Kippen puls keinerlei Wirkung. Die Dekade verbleibt in dem der bistabilen Kippstufe 36 in den Zustand »1« be-Zustand»l«. wirkt, wodurch wiederum die bistabile Kippstufe 37

Der zweite an der Eingangsklemme 34 eintreffende in den Zustand »1« gekippt wird, was die bistabile Impuls bringt die bistabile Kippstufe 35 in den Zu- 45 Kippstufe 38 in den Zustand »0« zurückbringt. Die stand »0« zurück. Der von der Differentiation durch Dekade zeigt sodann »7« an.

durch den Kondensator 40 herrührende positive Impuls durchläuft die UND-Schaltung 42 und die Diode 44 und bringt die bistabile Kippstufe 36 zum Kippen. Die Dekade zeigt sodann »2« an.

Diese Arbeitsweise setzt sich bis zum achten Impuls in einer Weise fort, die derjenigen eines normalen Binärzählers entspricht. Der achte Impuls bringt die drei bistabilen Kippstufen 35, 36 und 37 in den

Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die Dekade auf Null zurückgestellt ist, und der Zyklus beginnt von neuem.

Um das Ergebnis anzuzeigen, sind die Kollektoren der Transistoren S mit den Gittern der Leuchtanzeigeelemente verbunden, während die Kollektoren der Transistoren S an eine Druckeinrichtung angeschlossen sind, so daß das Ergebnis an eine automatische

Zustand »0« zurück, wobei die bistabile Kippstufe 38 55 Druckvorrichtung übertragen werden kann, in den Zustand »1« gekippt wird. Die Leitung 46 Es ist hervorzuheben, daß bei der Zählung in Vor

führt sodann — 6 V, so daß die UND-Schaltung 42 gesperrt wird. Der neunte Impuls bringt die bistabile Kippstufe 35 in den Zustand »1«. Der zehnte Impuls kippt die bistabile Kippstufe 35 in den Zustand »0« zurück. Der von der Differentiation durch den Kondensator 40 herrührende positive Impuls hat keine Wirkung auf die bistabile Kippstufe 36, da die UND-Schaltung 42 gesperrt ist. Der von der Differentiation

wärtsrichtung, d. h. bei »Vorwärtszählung«, das Übergehen der Dekade von »9« auf »0« auf das Kippen nur zweier bistabiler Kippstufen zurückzuführen ist, nämlich 35 und 38. Hingegen ist bei Zählung in Rückwärtsrichtung, Rückwärtszählung«, der Übergang von »0« auf »9« durch das Kippen der vier bistabilen Kippstufen hervorgerufen, welche die Dekade bilden. Aus diesem Grund ist die Laufzeit bei Rück-

durch den Kondensator 58' herrührende positive Im- 65 wärtszählung ungefähr doppelt so groß wie bei Vorpuls durchläuft die UND-Schaltung 49 und stellt die wärtszählung. bistabile Kippstufe 38 in den Zustand »0« zurück,
wodurch die UND-Schaltung 42 von neuem entriegelt

F i g. 4 zeigt schematisch eine reversible Dekade nach der Erfindung, die gegenüber jener gemäß

F i g. 2 durch Hinzufügung einer UND-Schaltung 57 sowie von vier Eingängen etwas abgewandelt ist, um diesen Nachteil zu beheben.

Nachdem die Dekade auf Null zurückgestellt ist und sich in der Stellung »Rückwärtszählung« befindet, wird die UND-Schaltung 57 über die Elemente Sl, 53 und 27 entriegelt. Der erste an der Dekade eintreffende Impuls bringt die bistabile Kippstufe 35 in den Zustand »1«. Der an dem Transistor 51 gewonnene positive Impuls, differenziert durch den Kondensator56, durchläuft die UND-Schaltung 57 und bringt die Kippschaltung 38 in den Zustand »1«. Diese positive Flanke wird auch durch die Elemente 41, 43 und 45 an die Seite 52 der bistabilen Kippstufe 36 übertragen, die zu kippen beginnt, d. h. daß der Transistor 52 gesperrt wird und 53 in die Sättigung gelangt. Dies hätte auch das Kippen der bistabilen Kippstufe 37 zur Folge. Da die bistabile Kippstufe 38 in den Zustand »1« übergegangen ist, liefert der Transistor 54 eine positive Flanke, welche an den so Seiten 32 bzw. 33 durch die Elemente 54, 55 übertragen wird, was eine Behinderung ihres Kippens in den Zustand »1« bewirkt. Die Dekade verbleibt daher bei »9«.

Bei den anderen Ziffern, ausgenommen »8«, bleibt die UND-Schaltung 57 verriegelt, und zwar entweder durch Transistor 52 oder 53 oder durch beide zu gleicher Zeit. Beim Übergang von »8« auf »7« hat der von der UND-Schaltung 57 ausgehende positive Impuls keine Wirkung auf die im Zustand »1« befindliche bistabile Kippstufe 38. Deren Kippen in den Zustand »0« ist daher durch den Transistor 33 und die UND-Schaltung 51 gewährleistet. Vom zweiten Impuls ab ist die Arbeitsweise identisch mit der oben beschriebenen.

Arbeitet die Dekade in Vorwärtsrichtung, so bleibt die UND-Schaltung 57 ständig durch die Leitung 27 gesperrt, und die Arbeitsweise ist die gleiche wie jene der Anordnung gemäß F i g. 2.

Vermöge der beschriebenen Abwandlung ist der Übergang von »9« auf »0« bei Aufwärtszählung bzw. von »0« auf »9« bei Rückwärtszählung einzig auf das Kippen der bistabilen Kippstufen 35 und 38 in beiden Fällen zurückzuführen. Die Laufzeit ist dann in beiden Richtungen die gleiche.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen dekadischen Vorwärts-/Rückwärtszähler, mit welchem je nach der gewählten Betriebsweise in zwei getrennten Kanälen eintreffende Impulse getrennt zählbar sind oder ihre Summe oder ihre algebraische Differenz unter Hinzusetzung des Vorzeichens dieser Differenz bildbar ist, gekennzeichnet durch a) eine an sich bekannte Reihe von in Kaskade geschalteten Dekaden (16 bis 21) mit einem einzigen Eingang, welche einer Vorwärts-/ Rückwärts-Zähl-Kippstufe (25) zugeordnet sind, die je nach ihrem Zustand die Werte zweier Gleichspannungen bestimmt, welche an zwei Steuerklemmen anliegen und die Zählung in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung weiterrücken lassen;

b) eine an sich bekannte Impuls-Eingangsschaltung mit monostabilen Kippstufen (1, 7);

c) ein Paar von Torschaltungen (2,10), welche jeweils einem Impulszuführungskanal am Eingang der Dekadenreihe (16 bis 21) zugeordnet sind;

d) ein Paar von Kippstufen (3,11), welche die Torschaltungen gemäß der gewählten Betriebsweise steuern und über ihre Eingänge mit der Eingangsschaltung sowie über ihren Ausgang mit der Vorwärts-ZRückwärts-Zähl-Kippstufe (25) verbunden sind;

e) eine bistabile Vorzeichen-Anzeige-Kippstufe (24), deren Eingänge über eine Torschaltung (23) mit der Impuls-Eingangsschaltung und deren Ausgänge mit der Vorwärts-ZRückwärts-Zähl-Kippstufe (25) verbunden sind, und

f) eine Schaltergruppe (58 bis 60), welche in Abhängigkeit von der gewählten Betriebsweise eingestellt ist und durch welche das Kippstufenpaar (3,11) in einem bestimmten Zustand verriegelbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung (23) am Eingang der Vorzeichen-Anzeige-Kippstufe (24) als UND-Schaltung ausgebildet ist, die einen zweiten, mit dem Ausgang einer Nullanzeigeschaltung (22) verbundenen Eingang sowie einen dritten, in der Vorwärtszählstellung der Vorwärts-/ Rückwärts-Zähl-Kippstufe (25) durch diese gesperrten Eingang aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die monostabilen Kippstufen der Eingangsschaltung bei Differenz- oder Summenzählbetrieb gegenseitig hemmen.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsgleichspannung oder ein Zeitgebersignal die Freigabe des Torschaltungspaares auf den Impulszuführwegen sowie der zusätzlichen, an den Eingängen ihrer Steuerkippstufe vorgesehenen Torschaltungen bewirkt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine bistabile Anzeigekippstufe für die Überschreitung der Zähleraufnahmefähigkeit an den Ausgang der letzten Dekade angeschlossen ist und durch ihren Zustandswechsel die Sperrung des Torschaltungspaares auf den Impulszuführwegen bewirkt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dekade aus vier in Kaskade angeordneten Stufen gebildet ist, die zum Betrieb gemäß dem Binär-Dezimal-Code 1-2-4-8 untereinander zusammengeschaltet sind und aus je einer bistabilen Kippstufe bestehen, bei der jedem Ausgang wenigstens eine UND-Schaltung zugeordnet ist, die durch eine der an den Steuerklemmen der Dekade anliegenden Gleichspannungen gesteuert ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen