DE1499195A1

DE1499195A1 - Pufferschaltung fuer Digitalrechner

Info

Publication number: DE1499195A1
Application number: DE19651499195
Authority: DE
Inventors: Jakacki Wallace Benard; Harple Kenneth George
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1964-08-18
Filing date: 1965-08-17
Publication date: 1969-10-30
Also published as: GB1054358A; US3351911A

Description

P l4 99 195.8 Frankfurt am Main,

IPG ^S Ge · ^den O. OUT.

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Pufferschaltung für Digitalrechner

Die Erfindung betrifft eine Verknüpfungsschaltung, z.B. .für die zu einer digitalen Rechenanlage gehörenden Ein- und Ausgabe- sowie andere Peripherie-Geräte, wie sie besonders bei der Benutzung der Rechenanlage als Prozeßrechner üblich sind. Derartige Schaltungen werden allgemein als Pufferschaltungen bezeichnet. Es sind bereits verschiedene Arten von Verknüpfungsschaltungen zwischen steuernden und gesteuerten Geräten und Kreisen bekannt. Bei elektrischen Geräten und Anlagen wird eine Verknüpfung in einfachster Welse mit einem Stromschalter hergestellt, der einen normalerweise unterbrochenen Strompfad zungesteuerten Gerät schließt. Mit der fortschreitenden technischen Entwicklung wurde der Stromschalter zu langsam, und selbst das aus Ihm entwickelte elektromagnetische Relais mußte schnelleren elektronischen Elementen das Feld räumen. Diese elektronischen Elemente, in der Regel Röhren, Transistoren und Halbleiterdioden, werden zu sogenannten Gattern zusammengestellt und gestatten sehr kurze Schaltzeiten der damit ausgerüsteten Pufferschaltungen. Sie haben aber gegenüber Relais den Nachteil, daß sie eine galvanische Trennung zwischen den steuernden und den gesteuerten Kreisen nicht zulassen. Dadurch können Störungen in die empfindlichen Kreise, z.B. einer Rechenanlage.hineingetragen werden, die ihre Zuverlässigkeit beeinträchtigen. .

Es ist auch bereits bekannt, für den Gatteraufbau von Pufferschaltungen Magnetkerne zu verwenden (siehe "Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge", 4. Auflage, Seite 587, von Winfried Oppelt). In den auf dieser Grundlage aufgebauten Verknüpfungsschaltungen lot jeder Kern mit einer oder mehreren

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separaten Eingangswicklungen, einer separaten Ausgangswicklung und einer separaten Vormagnetisierungs- bzw. Rückstellwicklung versehen. Um zu verhindern, daß das bei der Rückstellung des Kernes erzeugte Signal ebenfalls in den gesteuerten Kreis gelangt, muß in die Ausgangsleitung des Kernes ein Sperrglied, z.B. ein Richtleiter, geschaltet werden. Es ist aber bei diesen bekannten Gattern auch notwendig, die Eingangsleitungen mit Dioden gegen Fremdbeeinflussung abzusichern. Daraus ist zu ersehen, daß die bekannten Magnetkern-Gatter trotz ihres hohen Aufwandes nicht befriedigen können.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Pufferschaltung mit Magnetkernen für digitale Rechenanlagen vor, die die aufgezeigten Mängel der bekannten Schaltungen vermeidet und bei welcher eine exakte galvanische Trennung zwischen den steuernden und gesteuerten Kreisen gewährleistet ist. Die bei der Rückstellung der Kerne in den Lesewicklungen auftretenden Impulse werden über die angeschlossenen Verstärker vom Taktgeber gesteuert unwirksam gemacht. Die erfindungsgemäße Pufferschaltung zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere Gruppen von Magnetkernen mit einer gemeinsamen Steuerleitung und einer gemeinsamen Rucksteil-Leitung derart gekoppelt sind, daß bei einem vorgegebenen Stromfluß durch eine dieser Leitungen, sofern keine andere Wiellung stromdurchflossen ist, die Kerne von einem ersten in einen zweiten Magnetisierungszustand überführt oder von einem zweiten in den ersten Magnetisierungszustand zurückgestellt werden, daß jeder Kern eine eigene Lesewicklung aufweist, mehrere Sperrlei^tungen selektiv an einen oder mehrere Kerne der Gruppe angeschlossen sind, daß ferner diese Sperrleitungen selektiv derart erregbar sind, daß bestimmte, vorgewählte Kerne-durch den Stromfluß in der Steuerleitung nicht ummagnetisiert werden können und daß die Ein- und Ausgabevorrichtungen des Rechners oder deren

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Steuervorrichtung entweder an die Sperr- oder Lesewicklungen einer oder mehrerer Gruppen solcher Kerne angeschlossen sind.

Mit der erfindungsgemäßen Pufferschaltung wird bei einer elektronischen Rechenanlage, insbesondere einem Prozeßrechner, die Verbindung der' Rechenanlage mit ihren Ein- und Ausgabegeräten bzw. deren Steuervorrichtungen vereinfacht und das Eindringen von Störsignalen Über diese zumeist nur zeitweilig an den Rechner angeschlossenen Geräte verhindert. Die Ein- und Ausgabevorrichtungen des Rechners oder deren Steuervorrichtungen sind gemäß der Erfindung an "die Lese- oder die Sperrwicklungen einer oder mehrerer Gruppen von Kernen angeschlossen. Die Ein- und Ausgabevorrichtungen sind also auch während der Übertragung ihrer Signale in den-Rechner bzw. aus dem Rechner galvanisch von diesem getrennt und mit ihm nur über eine aus einer Vielzahl von in Gruppen zusammengefaßten Magnetkernen bestehende magnetische Koppelanordnung gekoppelt. Die Ummagnetisierung der Kerne und deren Rückstellung erfolgt durch eine für alle Koppelkerne bzw. Kerngruppen gemeinsame Steuer- und Rückstell-Leitung. Durch die Erfindung wird nicht nur mangels galvanischer Kopplung das Eindringen von Störungen über die Ein- und Ausgabegeräte in den Rechner verhindert, sondern außerdem gegenüber rein elektronischen Koppelschaltungen ein wesentlich einfacherer Schaltungsaufbau ermöglicht. Die erheblich geringere Anzahl elektronischer Bauelemente in der Koppelschaltung erhöht außerdem deren Betriebssicherheit.

Wenn im folgenden der Ausdruck "Magnetkern" benutzt wird, •so soll hierunter allgemein ein Bauelement mit praktisch rechteckiger Magnetisierungskennlinie verstanden werden, welches in zwei entgegengesetzten Magnetisierungszuständen verharren und durch Stromfluß in mit diesem Bauelement

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magnetisch gekoppelten Windungen von einem Magnetlsierungszustand in den anderen überführt werden kann. Die geläufigsten Beispiele derartiger Bauelemente sind kleine Ringkerne aus Ferrit. Es sind jedoch auch andere Anordnungen bekannt und für die Erfindung anwendbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und sollen im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert werden; Hierin zeigt' .

Figur 1 das Blockschaltbild eines mit der neuen Pufferschaltung ausgerüsteten Digitalrechners und die

Figuren 2 bis 5 Teilschaltbilder bestimmter, in Figur schematisch gezeigter Baugruppen.

Figur 1 zeigt das Blockschaltbild einer digitalen Rechenanlage, beispielsweise eines Prozeßrechners, mit einer zentralen Recheneinheit 1. Die Anlage enthält ferner eine Pufferschaltung gemäß der Erfindung zur übertragung digitaler Signale zwischen der zentralen Recheneinheit und den verschiedenen Eingabe- und Ausgabegeräten. Die Pufferschaltung besteht aus einer Vielzahl von Magnetkernen 2, die auf einer vorverdrahteten Anwahl- und Steuer-Sammelleitung 3 angeordnet sind. Die Sammelleitung 3 enthält (siehe auch die Figuren 2 bis 5) eine Anzahl von Leitungen^ und wird selektiv von der zentralen Recheneinheit 1 und einem Zeitgeber 4 erregt und. erzeugt -dann in den Lesewicklungen bestimmter, ausgewählter Kerne 2 ein Ausgangssignal. Diese digitalen Ausgangssignale dienen zur Informationsübertragung in beiden Richtungen zwischen dem Digitalrechner einerseits und.den ihm zugeordneten Eingabe- und Ausgabegeräten bzw. deren Steuervorrichtungen andererseits.

Unter den Eingabegeräten.befindet sich in Figur 1 z.B.

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ein Meßstellenabtaster 5 für analoge Signale, der nacheinander die einzelnen Eingangsklemmen 6 abtastet, denen' die analogen Eingangssignale zugeführt werden. Durch den Meßstellenabtaster 5 werden die analogen Signale nacheinander einem Analog-Digital-Wandler 7 zugeführt, der sie in zur Verarbeitung in der zentralen Recheneinheit 1 geeignete Digitalsignale umwandelt. Der Meßstellenabtaster wird von einer Ahalog-Auswahlschaltung 8 gesteuert, die durch die Ausgangssignale der' Lesewicklungen einer Gruppe von Kernen angetrieben wird. Der Zeitgeber 4 schaltet den Analog-Digital-Wandler 7 Jeweils in einem geeigneten Moment nach dem Anwählen der Eingangsklemme 6 ein, so daß das an dieser Klemme stehende Analogsignal in ein Digitalsignal umgewandelt und für die Verarbeitung im Rechner bereitgestellt wird. Der Meßstellenabtaster 5 bewirkt gleichzeitig eine vollständige galvanische Trennung zwischen den Eingangsklemmen 6 und dem Analog-Digital-Wandler 7» indem beispielsweise das Eingangssignal, gegebenenfalls nach Verstärkung, einem Kondensatpr zugeführt wird, der im Augenblick der Meßstellenabtastung zweipolig auf den Eingang des Analog-Digital-Wandlers 7 oder eines diesem vorgeschalteten Verstärkers umgeschaltet wird.

Digitale Eingangssignale können demfiechner über die Eingangsklemmen 10a der digitalen Eingangsschaltungen 10 zugeführt werden. Die Ausgänge der Schaltungen 10 sind an einzelne Sperr- oder Eingangswicklungen der den Eingangsschaltungen 10 zugeordneten Gruppen von Kernen 2 angeschlossen. Die Ausgangesignaie an den Lesewicklungen dieser Gruppe von Kernen gelangen In ein Digitalregister 11, aus dem sie anschließend über eine Leitung 12 in die zentrale Recheneinheit 1 überführt werden. Diese Signal-Übertragungen werden durch den Zeitgeber 4 über die Leitung IJ gesteuert. In ähnlicher Weise können an der Eingangsklenme 15a der Impulseingangsschaltung 15 auftretende oder am Bedienungspult 16 eingegebene Signale über das Digitalregister 11 in die zentrale Recheneinheit 1 überführt werden, ohne daß eines dieser Eingabegeräte auch nur für . " _. . 90984A/13S2

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kurze Zeit galvanisch mit der·zentralen Recheneinheit 1 oder deren Eingangsregister 11 in Verbindung gebracht wird. Eine andere Gruppe von Kernen kann dazu dienen, digitale Signale aus der zentralen Recheneinheit 1 auf optische oder akustische Anzeige- oder Alarmvorrichtungen am Bedienungspult 16 zu übertragen.

Weitere Gruppen von Kernen 2 dienen der übertragung von Signalen aus der zentralen Recheneinheit 1 zu den verschiedenen Ausgabegeräten. So kann eine Gruppe von Kernen beispielsweise der Signalübertragung zu einer Schreibmaschine 20 dienen und dort elektromagnetisch die Betätigung der Typen auslösen. In ähnlicher Welse können digitale Ausgangssignale über eine weitere Gruppe von Kernen einem Digital-Analog-Wandler 21 zugeführt werden, an dessen Ausgangsklemme 22 dann ein analoges Ausgangssignal zur Verfügung steht. Ein weiterer Digital-Analog- Wandler 23 kann zur Umwandlung der Digitalsignale und deren anschiIessende Verarbeitung in einer Multiplex-Schaltung 24 dienen, wo die Signale nacheinander einer Vielzahl analoger Ausgangsklemmen 25 zugeführt werden. Der Multiplex-Verteller 24 wird dabei durch eine Digital-Anwahlschaltung 26 gesteuert, die ihre Eingangssignale aus den Lesewicklungen einer weiteren Gruppe'von Kernen 2 erhält, über eine weitere Gruppe von Kernen können digitale Signale einer digitalen Ausgangsschaltung 30 zugeführt und von deren Ausgangsklemme 31 für beliebige Anzeige-, S.teuer- oder Regelzwecke abgegriffen werden. Eine andere Gruppe von Kernen 2 speist schließlich eine digitale Regelv.orrichtung 33» beispielsweise die Steuerschaltung-für zwei Schrittschaltmotoren Diese wiederum verstellen mechanisch irgendein Stellglied, beispielsweise ein Ventil, einen Schieber oder dgl., in. Abhängigkeit von in der zentralen Recheneinheit 1 berechneten Befehlen.

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Wie man sieht, sind alle Ein- und Ausgabegeräte von der zentralen Recheneinheit 1 durch die Kerne 2 und die Sammelleitung 3 elektrisch isoliert, so daß diese als Signalpuffer das Eindringen unerwünschter Signale verhindern, aber andererseits einen ungehinderten Nutzsignalfluß in die und aus der zentralen Recheneinheit 1 gewährleisten. Der Rechner 1 kann also auch beim Auftreten sonst störender oder unterbrechender Spannungen und bei Einschaltvorgängen in den angeschlossenen Geräten ungestört arbeiten,■ohne daß hierdurch sein interner Betrieb beeinflußt wird. Figur 1 zeigt nur eine vereinfachte Wiedergabe der tatsächlichen Schaltungen, und insbesondere kann natürl^h die Zahl der Kerne 2 in den verschiedenen Gruppen wesp^' oh größer sein, als dies in der Zeichnung durch einen oder zwei Kerne angedeutet ist. Auch können andere Arten von Eingabe- und Ausgabegeräten hinzugefügt oder an Stelle der dargestellten eingesetzt werden. Ebenso können die verschiedenen Arten von Ein- und Ausgabegeräten mit mehr oder weniger Geräten vertreten sein. Die einzelnen Eingangsklemmen können auch im Bedarfsfall durch eine Vielzahl paralleler Eingänge ersetzt werden.

Figur 2 zeigt das Schaltbild eines typischen Ausschnittes aus dem Blockschaltbild gemäß Figur 1. Dieser Teil der Puffersehaltung enthält eine Gruppe von vier Kernen 40, die in an sich bekannter Weise aus einem ersten in einen -zweiten Magnetisierungszustand überführt werden können, wenn ein entsprechender Strom oder Stromimpuls durch die alle Kerne durchsetzende Steuerleitung.41 fließt. In ähnlicher Weise können die Kerne 4o aus dem zweiten in den ersten Magnetisierungszustand zurückgestellt werden, wenn ein entsprechender Strom oder Stromimpuls in der gemeinsamen Rückstellung 48 auftritt. Die Umschaltung jedes der Kerne 4o zwischen seinen beiden Magnetisierungszuständen läßt in ,den einzelnen Lesewicklungen 40a ein Ausgangs-

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signal entstehen. Die Leitungen 41 und 48 sind Teil der Sammelleitung 3 gemäß Figur 1. Diese Sammelleitung 5 umfaßt ferner Sperrwicklungen, die selektiv mit den verschiedenen Kernen 2 derart gekoppelt sind, daß bestimmte einzelne Kerne durch selektive Erregung der entsprechenden Sperrwicklungen ausgewählt werden können. Diese Auswahl erfolgt in der V/eise, daß vom Strom in der Steuerleitung 4l nur diejenigen Kerne ummagnetisiert werden können, die

nicht durch Stromfluß in einer der auf ihnen aufgebrachten Sperrwicklungen gesperrt sind. In Figur 2 sind beispielsweise vier Sperrleitungen 43, 44, 46 und 47 vorgesehen und selektiv oder codiert derart durch die einzelnen Kerne hindurchgefUhrt, daß mit jedem der Kerne ein anderes Paar von Sperrleitungen gekoppelt ist. Die erste Sperrstrom-Treiberstufe 42 liefert Sperrstromimpulse entweder auf der Leitung 43 oder der Leitung 44, während eine zweite Sperrstrom-Treiberstufe 45 entweder die Leitung 46 oder die Leitung 47 erregt. Durch Auswahl jeweils eines der Sperrleitungspaare 4j5 und kk bzw. ^v46 und 47 und durch Zufuhr von Sperrimpulsen zur geeigneten Zeit kann erreicht werden, daß ein Steuerimpuls auf der Steuerleitung 41 jeweils nur einen der vier Kerne ummagnetisleren kann, während alle anderen von wenigstens einer sperrstrom-durchflossenen -Windung durchsetzt sind. Der umgeschaltete Kern wird anschließend durch einen Stromimpuls auf der Rückstellleitung 48 in seinen ursprünglichen Magnetisierungszustand zurückgestellt und damit für den nächsten Schaltzyklus vorbereitet. Aus Figur 2 ersieht man leicht, daß der erste Magnetkern ungesperrt bleibt, wenn Sperrstrom auf dem Leitungspaar 43/47 fließt. Sollen alle Magnetkerne bis auf den zweiten (von links) gesperrt werden, so werden die Sperrleitungen 44 und 47 erregt. Dem dritten Magnetkern ist das Sperrleitungspaar 4^/46 und dem vierten Kern das Paar 44 '46 entsprechend zugeordnet.

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Die an den Lesewicklungen 40a der Kerne 4o auftretenden Ausgangssignale werden den Eingängen der zugehörigen Leseverstärker 50 zugeführt. Da sowohl die Steuer- als auch die RUckstellimpulse beim Fehlen eines Sperrimpulses auf einer mit dem Kern 40 gekoppelten Sperrwicklung ein Ausgangssignal erzeugen, werden die Leseverstärker 50 durch Abtastimpulse selektiv über eine gemeinsame Leitung 51 eingeschaltet, so daß an.ihren Ausgangsklemmen 50a nur von den Steuerimpulsen stammende Ausgangssignale auftreten können. Die Steuer-, RUckstell- und Abtastimpulse werden im Zeitgeber 4 erzeugt, der Impulsfolgen mit entsprechender, gegenseitiger Verzögerung liefert. Der Zeitgeber 4 umfaßt auch die beiden Sperrstrom-Treiberstufen 42 und 45, die durch digitale Signale aus der zentralen Recheneinheit 1 über die Leitung 52 selektiv eingeschaltet werden. Auf diese Weise werden die zu sperrenden Kerne 40 in der erforderlichen Weise ausgewählt. Digitale Signale können von der zentralen Recheneinheit 1 zu den verschiedenen Ausgabegeräten übertragen werden, wobei die Kerne 40 als Signalpuffer dienen. Die Schaltung gemäß Figur 2 gibt natürlich nur einen Teil der gesamten Gruppe von Kernen und zugehörigen Schaltkreise wieder, die zur übertragung eines längeren digitalen Wortes, beispielsweise eines mit zwölf öder mehr Binärziffern, erforderlich ist. Zur Anpassung dieser Schaltung an längere. Digitalworte sind weitere Kerne hinzuzufügen und die Codierung der Kerne durch entsprechende Sperrleitungen für jede Binärziffer sinngemäß fortzusetzen. Die in Figur 2 •gezeigte Schaltung kann direkt als Teil der Pufferschaltung für die digitale Ausgangsschaltung j50, den Digital-Analog-Wandler 21 und für die digitalen Eingänge zum Bedienungspult 16 der Anordnung gemäß Figur 1 eingesetzt werden.

Figur 3 zeigt, wie die Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 abzuwandeln ist, wenn sie in Verbindung mit digitalen Eingangskreisen 10 einem Impulseingang 15 oder zur Über-

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tragung der vom Bedienungspult X6 kommenden Signale in den Rechner dienen soll. Bei dieser Ausführungsform ist jeder der Kerne 2 einer betreffenden Gruppe mit einer speziellen Sperr- oder Eingangswieklung und einer eigenen Lesewicklung versehen. Diese Einzel-Sperrwicklungen sind über die Schalter 6o in Serie an die Stromquelle 61 angeschlossen. Durch Schließen bestimmter Kontakte 60 werden, sofern die gemeinsame Sperrleitung 65 stromlos ist, nur die derart ausgewählten Kerne an der Ummagnetisierung gehindert. Fließt ein Sperrstrom durch die Leitung 65, so werden alle Kerne gesperrt. Diese Leitung 65 ist nur durch die gezeigten Kerne hindurchgeführt, während eine .andere Leitung 64 mit allen Kernen einer zweiten Gruppe gekoppelt ist. Die Leitungen 64 und 65 und weitere können selektiv durch entsprechende Sperrstrom-Treiberstufen des Zeitgebers 4 erregt werden, so daß nur eine bestimmte, ausgewählte Gruppe oder mehrere Gruppen von Kernen 2 sich in einem Zustand befinden, in dem Kerne selektiv durch die Stellung der an die Eingangswicklungen angeschlossenen Schalter 60 gesperrt werden können. Ein Steuerimpuls auf der Leitung 62 wird deshalb zur Folge haben, daß nur bestimmte Kerne in zuvor ausgewählten Gruppen ummagnetislert und an den auf diesen Kernen angebrachten Lesewicklungen Ausgangssignale erzeugt werden, die an die zugehörigen Leseverstärker 66 gelangen. Entsprechendes gilt in Bezug auf Stromimpulse auf der Rucksteil-Sammelleitung 63. Von den Lese verstärkern 66 gela'ngen die Signale in einen Digitalspeicher 67 entsprechend dem Register 11 in Figur 1, von wo sie anschließend über die Leitungen 12 in die zentrale Recheneinheit 1 überführt werden können.

Die Stromquelle 6l und die Schalter 60 sind nur als einfaches Beispiel für die vielfältigen Möglichkeiten digitaler Eingangskreise angeführt, die beispielsweise auch Festkörper-Schaltungen.zur Steuerung der Erregung der Ein-

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gangswicklungen entsprechend den verschiedenen Elementen eines digitalen Signals enthalten können. Auch sind nur vier Kerne 2 dargestellt, die erforderlichenfalls entsprechend der Stellenzahl des durch die verschiedenen Gruppen von Kernen in der Pufferschaltung zu verarbeitenden Digitalsignals ergänzt werden können.

In Figur 1 sind drei digitale Eingangsschaltungen 10, ein einzelner Impulseingang 15 und das Bedienungspult 16 vorhanden, denen entsprechende Kerngruppen in der aus Figur ersichtlichen V/eise zugeordnet sind, wobei jede Gruppe eine getrennte Sperrleitung entsprechend der Leitung '"> in Figur 3 aufweist, die mit allen Kernen gekoppelt ι... -, während besondere Einzel-, Sperr- oder Eingangswicklungen auf den verschiedenen Kernen der Gruppe die Eingabe digitaler Signale in die Kerne zur späteren Übertragung in den Rechner ermöglichen.

Die in Figur 4 gezeigte Schaltung zeigt einen Ausschnitt aus dem Teil der Puffersehaltung, wie er in Verbindung ■mit einem Schrittschaltmotor und dessen Steuerschaltung Verwendung finden kann. Diese Steuerschaltung kann beispielsweise dafür sorgen, daß beim Empfang von Signalen der einen Polarität de"r Schrittschaltmotor in der einen und bei Signalen der entgegengesetzten Polarität in der anderen'Richtung fortgeschaltet wird. In diesem Falle wird lediglich eine Gruppe von zwei.Kernen benötigt, um

' den Motor 70 in der einen-oder der anderen Richtung fortzuschalten. In dieser Gruppe häb.en die Lesewicklungen der beiden Kerne entgegengesetzten Wicklungssinn, um die Polarität des Ausgangssignals umkehren zu können, wobei sich dann die Steuerfunktion der an die Lesewicklungen angeschlossenen Steuerschaltung 71 entsprechend ändert. Die Steuerleitung 72 und die RUckstelleitung 73 umschlingen beide Kerne, während die Sperrwicklungen 74 und 75 jeweils nur

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mit einem gekoppelt sind. Die Sperrleitung 76 durchsetzt beide Kerne, während die Leitung 77 mit keinem der Kerne' gekoppelt ist, sondern beispielsweise mit den beiden Ker- . nen einer anderen Gruppe zur Steuerung eines zweiten Motors dient. In dieser zweiten Gruppe werden die Leitungen 74 und 75 in derselben Weise angeordnet wie bei der in der Zeichnung dargestellten ersten Gruppe, wobei allerdings die Leitung 76 mit den Kernen der zweiten Gruppe nicht gekoppelt wäre. Die Steuerimpulse schalten die Steuerschaltung 71 ein, die den Motor 70 fortschaltet. Die Sperrwicklungen 74 und 75 dienen der Auswahl der Drehrichtung durch Sperren des einen oder des anderen Kernes, über die Sperrwicklung 76 kann die Auswahl des Motors 70 gesperrt werden, wenn dessen Drehung nicht gewünscht wird, während die Leitung 77 beispielsweise zur Sperrung eines zweiten Motors und einer zweiten Gruppe von Kernen dienen kann.

Figur 5 gibt ein Ausführungsbeispiel für denjenigen Teil der Pufferschaltung wieder, über den Ein- und Ausgabegeräte oder deren Steuerschaltungen, wie beispielsweise die Schreibmaschinen-Steuerschaltung 20, der Meßstellenabtaster 5 für Analogsignale, die Anälog-Auswahlschaltung 8, die Multiplex-Verteilerschaltung 24 und die Auswahlschaltung 26, an die zentrale Recheneinheit 1 angekoppelt werden können. Durch digitale Signale aus dem Rechner 1 werden bestimmte Kerne in der gezeigten Gruppe mit Hilfe der Sperrleitungen 80, 8l, 82 und 83 ausgewählt. Ferner sind ebenso wie beim vorher genannten Ausführungsbeispiel — eine Steuerleitung 84/ eine Ruckstelleitung 85 und einzelne Lesewicklungen auf den Kernen vorgesehen. Die Lese- . wicklungen sind an eine Matrix-Schaltung angeschlossen, •mit deren Hilfe je eine bestimmte aus einer Vielzahl von Relais.spulen 86 ausgewählt werden kann. Die Schaltung gemäß der Figur 5 kann beispielsweise als Teil des Meßstellenabtasters 5 und der Analog-Auswahlschaltung 8

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.dienen. In diesem Falle wären die Spulen 86 die Antriebsspulen zum Fortschalten des Abtasters 5 bei der zyklischen Abtastung der Analogeingänge 6. Die Analog-Auswahlschaltung 8 enthält auch die ihr zugeordneten Teile der Pufferschaltung. In Figur 5 sind die horizontalen Leitungen der Matrix an zwei Transistoren 87 und 88 angeschlossen. Diese Anordnung kann beispielsweise in der Schreibmaschinen-Steuerschaltung 20 gemäß Figur 1 verwendet werden, wo der Rechner 1 über die Leitungen 89 Zeitgebersignale an die horizontalen Matrix-Leitungen liefern würde. In der Analog-Auswahlschaltung 8 und dem Meßstellenabtaster 5 können die horizontalen Matrix-Leitungen mit Hilfe einer anderen Gruppe von Kernen der Pufferschaltung in derselben Weise ausgewählt werden, wie dies in der Zeichnung für die vertikalen Matrix-Leitungen dargestellt ist. In diesem Falle dient das Ausgangssignal der Lesewicklung des gerade ausgewählten Kernes 2 dazu, eine bestimmte vertikale Matrix-Leitung auszuwählen, indem der an diese Lesewicklung angeschaltete, gesteuerte Gleichrichter 90 durch das Ausgangssignal dieser Lesewicklung durchgeschaltet wird. Strom •fließt dann über alle diejenigen an die ausgewählte senkrechte Leitung angeschlossenen Spulen 86, deren in Reihe geschaltete Diode 91 durch Zuführung eines entsprechenden Vorspannungspotentials über die damit verbundene horizontale· Leitung leitend durchgeschaltet 1st. Die zuvor ausgewählte horizontale Leitung vervollständigt den Stromkreis von dem diese Leitung speisenden Transistor -87 über die durchgeschaltete Diode 91j die Spule 86, den gesteuerten Gleichrichter 90 zur Stromversorgungsanlage 92. Der Strom erregt die Spule 86, die beispielsweise den Typenhebel einer Schreibmaschine oder eines Druckers betätigt oder die gewünschte Fortschaltung im Analogwähler 8 bewirkt.

Schaltungen der anhand der Figuren 2 bis 5 erläuterten Art können -in beliebiger Zusammenstellung zu einer Pufferschaltung vereinigt werden, über die sämtliche Eingabe-

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und Ausgabegeräte für einen -Digitalrechner bzw. deren Steuervorrichtungen an den Rechner angeschlossen werden. Die Pufferschaltung ist mit gemeinsamen Steuer- und RUckstelleitungen sowie mit Sperrleitungen und -wicklungen versehen, die selektiv an die einzelnen Kerne angeschlossen sind und auf diese Weise die Auswahl bestimmter Kerne und über diese bestimmter Eingänge, Ausgänge oder Stromkreise gestatten, über diese Pufferschaltung kann die Rechenanlage, ausgewählte analoge und digitale Eingangssignale empfangen und die berechneten Ausgangssignale an verschiedene Ausgabegeräte, wie Drucker, Digital-Analog-Wandler, digitale Regelvorrichtungen, wie Schrittschaltmotoren, und andere zur Verarbeitung digitaler Signale geeignete Vorrichtungen weiterleiten, während unerwünschte Störsignale auf den Verbindungsleitungen ferngehalten werden. Außerdem kann Über die Pufferschaltung eine Codierung und Decodierung der übertragenen Signale erfolgen. Es ist ersichtlich, daß die geschilderten Ausführungsbeispiele die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Pufferschaltung keineswegs beschränken, sondern daß diese zur Ankopplung beliebiger Ein- und Ausgabegeräte an die Recheneinheit und zur Übertragung digitaler Signale in beiden Richtungen.Verwendung finden kann.

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Claims

-I5- H99195 IPG 5238 Ge Patentansprüche

1. Pufferschaltung für Digitalrechner, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von Magnetkernen mit einer gemeinsamen Steuerleitung und einer gemeinsamen Rückstelieitung derart gekoppelt sind, daß bei einem vorgegebenen Stromfluß durch eine dieser Leitungen, sofern keine andere Wicklung stromdurchflossen ist, die Kerne von einem ersten In einen zweiten Magnetisierungszustand überführt oder · zweiten in den ersten Magnetisierungszustand zurückgestellt werden, daß jeder Kern eine eigene Lesewicklung aufweist, daß mehrere Sperrleitungen selektiv an einen oder mehrere Kerne der Gruppe angeschlossen sind,

daß ferner diese Sperrleitungen selektiv derart erregbar sind, daß bestimmte, vorgewählte Kerne durch den Stromfluß in der Steuerleitung nicht ummagnetisiert werden können

und daß die Ein- und Ausgabevorrichtungen des Rechners oder deren Steuervorrichtungen entweder an die Sperroder die Lesewicklungen einer oder mehrerer Gruppen solcher Kerne angeschlossen sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'daß die Sperr- oder Eingangswicklungen der den Rechner '(I) an die Eingabegeräte (8,10,15,16) ankoppelnden Kerne.(2) an die Ausgänge dieser Eingabegeräte und ihre Lesewicklungen

• an den Rechner bzw. ein ihm vorgeschaltetes Digitalregister (11) angeschlossen sind, während die Lese-

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Neue Unterlagen 1Art. 711 Abs. 2T».'l

wicklungen der den Rechner (1) mit den Ausgabegeräten (23,26,30,33) koppelnden Kerne an die Eingänge dieser Ausgabegeräte angeschlossen sind (Figur 1).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einigen der Kerngruppen getrennte Gruppen von Sperrleitungen zugeordnet sind, wobei die Leitungen einer solchen Gruppe selektiv an die Kerrre der zugehörigen Gruppe angekoppelt sind,

daß die Sperrwicklungen derart steuerbar sind, daß bei Stromfluß in der gemeinsamen Steuerleitung das Ummagnetisieren von bestimmten, vorgewählten Kernen der Gruppe verhindert wird, während die anderen ummagnetisiert werden, wobei der Anteil der gesperrten Kerne von Null bis zur Gesamtzahl der Kerne in der Gruppe betragen kann

und daß durch entsprechende Anordnung der Wicklungen und der Erregerkreise eine Auswahl zwischen wenigstens zwei Möglichkeiten gegeben ist.

4. Schaltungsanordnung, nach Anspruch 3/ dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne in wenigstens einigen Gruppen zusätzlich zu einer oder mehreren der ganzen Gruppe zugeordneten Sperrleitungen mit einzelnen getrennten Sperr- oder Eingahgswlcklungen versehen sind, so daß, wenn keine der gemeinsamen Sperrleitungen itromdurchflossen ist, die ümmagnetisierung der Kerne bei Stromfluß in der Ste^erleitung durch Erregung der Einzel-Sperrwicklunjaf steuerbar ist.

5· Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeic_ehrt e Vt, daß die Erregung der Einzel-Sperrwicklung^ einer Gruppe durch die Elemente eines Binärsignals gesteuert wird.

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6. Schaltungsanordnung nach.Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Gruppen von Kernen mit Einzel-Sperrwicklungen zur übertragung von Digitalsignalen von den Eingabegeräten (10) an den Rechner (67) dienen (Figur j3).

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Eingabegeräte an die Einzel-Sperrwicklungen einer oder mehrerer Kerngruppen angeschlossen sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne einer oder mehrerer Gruppen je einem Ausgabegerät zugeordnet sind, welches digitale Ausgangssignale des Rechners verarbeitet, daß die Lesewicklungen einer solchen Gruppe an den Eingang des zu steuernden Ausgabegerätes angeschlossen sind und den Sperrwicklungen aus dem Rechner das Ummagnetisleren bestimmter Kerne gestattende oder verhindernde Signale zugeführt werden, so"daß bei Stromfluß in der Steuerleitung ein entsprechendes Signal zum Eingang des Ausgabegerätes gelangt (Figur 4).

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch ge-kennze lehne t, daß das Ausgabegerät, ein Digital-Analog-Wandler oder eine digitale Ausgangsschaltung ist. —

• ·

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Kerngruppen je einem schrittweise ar-" beitenden digitalen Ausgabegerät (70) zugeordnet und die Lesewicklungen der Kerne einer solchen Gruppe an die Steuerschaltung (71) des Ausgabegerätes angeschlossen sind, während die Sperrwicklungen und deren

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Erregerschaltung gesteuert durch den Rechner ein geeignetes Signal an.die Steuerschaltung gelangen lassen, durch welche das Ausgabegerät, z.B. ein Schrittschaltmotor, jeweils um einen Schritt fortgeschaltet wird (Figur 4).

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzei chnet, daß das Ausgabegerät reversierbar ist und die Steuerschaltung das Ausgabegerät in Abhängigkeit· von Signalen entgegengesetzter Polarität in entgegengesetzter Richtung antreibt und daß der Rechner die Sperrwicklungen derart steuert, daß das Ausgabegerät durch ein Signal geeigneter Polarität jeweils um einen Schritt in der vorgewählten Richtung fortgeschaltet wird.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11» dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei -Ausgabegeräte einer einzelnen Gruppe von Kernen zugeordnet und diese mit zusätzlichen, selektiv erregbaren Sperrwicklungen versehen sind um auszuwählen, welches Ausgabegerät von einem bestimmten Signal des Rechners zu verstellen ist.

13· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Gruppen von/Kernen den Steueranordnungen für Ein- oder Ausgabegeräte zugeordnet und ihre Lese- wicklungen an diese Steueranordnung angeschlossen sind, wodurch in Abhängigkeit von vom Rechner den Sperrwicklungen der zugehörigen Gruppe zugeführten Signalen in der Steueranordnung eine bestimmte, ausgewählte Schaltfunktion ausgelöst wird (Figur 5).

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l4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Gruppen von Kernen der Schaltmatrix einer Multiplex-Vorrichtung zugeordnet sind, über die verschiedene Klemmen einer Gruppe von Ein-oder Ausgangsklemmen zyklisch an den Rechner anschließbar sind.

15· Schaltungsanordnung nach Anspruch 13# dadurch gekennzeichnet,* daß eine oder mehrere Gruppen von Kernen wenigstens teilweise zur Steuerung einer Druckvorrichtung, z.B. einer Schreibmaschine, in Abhängigkeit von aus dem Rechner in die Sper^ lcklungen dieser Gruppe eingespeisten Signalen d^A i.

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