DE2649502C2 - Schaltungsanordnung für die Zufallsauswahl einer Zahlenmenge - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für die Zufallsauswahl einer statistisch unregelmäßig verteilten kleinen Zahlenmenge aus einer vorgege- benen größeren Zahlenmenge mit einem von einem Impulsgenerator getakteten Schieberegister und wenigstens einem Zähler.

Für eine statistisch völlig unregelmäßige Verteilung der Gewinnfolge, etwa bei Münzspielgeräten, nach dem Prinzip des Würfeins beziehungsweise der Ziehung einer kleinen Zahlenmenge aus einer großen Zahlenmenge entsprechend dem Lottospiel, bedient man sich entweder der allgemein bekannten klassischen Einrichtungen oder aber auch bereits bekannter elektronischer, sogenannter Zufallszahlenerzeuger. Bei diesen bekannten Zufallszahlenerzeugern bedient man sich elektronischer Schaltungen, die mit einem Ringzähler arbeiten, der gemäß der Zuführung einer Impulsfolge von einem Taktgenerator mit hoher Geschwindigkeit fortwährend so umläuft, bis er entweder durch manuellen Knopfdruck bei irgendeinem zufälligen Zahlenwert gestoppt wird, oder der sein Stoppsignal automatisch über eine elektrische Schaltvorrichtung erhält. Eine solche Schaltvorrichtung kann in einem asynchron zur Umlauffre- ·>? quenz des Zählers durch Motortrieb umlaufenden Kontaktmechanismus bestehen, beispielsweise einer Kontaktscheibe.

Die erstgenannte Schaltungsanordnung bedingt für die Vorgabe einer Zufallszahl jeweils den manuellen Eingriff in den Zahlendurchlauf, der der vorgegebenen großen Zahlenmenge entspricht, so daß sie für eine automatische Arbeitsweise ,nicht in Frage kommen kann. Die Verwendung eines elektronischen Ringzählers in Verbindung mit einer asynchron hierzu umlaufenden Kontaktanordnung überwindet zwar diesen Nachteil, mit einem derart ausgelegten Zufallszahlenerzeuger sind jedoch nur geringe Folgegeschwindigkeiten 'möglich, da es sich um mechanisch umlaufende Kontaktanordnungen handelt, wobei als zusätzlicher Nachteil für beide bekannten Schaltanordnungen hinzu kommt, daß mit einem Ringzähler jeweils nur eine Zahl markiert werden kann, so daß zusätzliche Speicher vorzusehen sind oder aufwendige Schaltungsmaßnahmen getroffen werden müssen, um bestimmte Auswahlkriterien zu treffen, wenn bereits mehrere Zahlen einer zu ziehenden kleinen Zahlenfolge aus einer großen Zahlenfolge vorliegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die hohe Durchlassfgeschwindigkeit der bekannten elektronischen Ringzähler voll ausgenutzt werden kann und gleichzeitig dabei sichergestellt ist, daß bei vollautomatischer Arbeitsweise irgendwelche Regelmäßigkeiten für die Zahlenauswahl, die dem Gesetz des Zufalls widersprechen wurden, mit Sicherheit ausgeschlossen sind.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dem Schieberegister eingangsseitig neben einer über den oder die Zähler steuerbaren Impulsfolge des Impulsgenerators weitere, dieses fortschaltende Impulse zugeführt sind, die von der Netzspannung abgeleitet, deren zufälligen Amplituden- und/oder Phasenschwankungen entsprechen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Durch das Einstreuen zusätzlicher Impulse in die regelmäßige Impulsfolge eines Impulsgenerators, wobei die zufälligen Impulse ausschließlich durch Amplitudenund/odtr Phasenschwankungen, von denen die Netzspannung nie frei ist, herrühren, wird eine optimale zeitliche Ungleichheit und damit auch völlig unregelmäßige Verteilung der Zahlenauswahl erreicht Der elektronische Aufwand für die Schaltungsanordnung ist relativ gering, insbesondere ist kein schaltungstechnischer Aufwand für die Zufallsimpulserzeugung nötig, für die das übliche Spannungsnetz selbst zuständig ist; es bedarf vielmehr nur einiger einfacher elektronischer Bausteine, um diese Netzzufallsschwankungen abnehmen und in den Umlauf des Ringzählers mit eingeben zu können. Manipulationen oder Fälschungen für die zu ermittelnde Gewinnzahlenreihe aus der vorgegebenen größeren Zahlenmenge sind praktisch unmöglich gemacht

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nachfolgend dargestellt wird. Der besseren Übersichtlichkeit wegen und zwecks einfacherer Darstellung beschränkt sich die Beschreibung dabei auf die Auswahl von zwei Zahlen, die für die kleine Zahlenmenge stehen, aus insgesamt acht Zahlen, nämlich den Zahlen I bis 8, die stellvertretend für die größere Zahlenmenge anzusehen sind.

Entsprechend wird für die Markierung der acht Zahlenstellen ein Schieberegister S1 mit acht Registerstellen Q1 bis Q 8 verwendet, von denen der Ausgang 8

der Registerstelle Q 8 über ein Koppelglied K am Eingang/eines Flip-Flop Fliegt, dessen Ausgang <?mit dem Eingang Λ des Schieberegisters 51 verbunden ist En Taktgenerator G liegt am Eingang T des Schieberegisters 51, während der dritte Eingang R des Schieberegisters S1 mit dem Eingang R des Flip-Flop F in Verbindung steht, an das des weiteren über den Eingang T die Impulsfolge des Taktgenerators G angelegt ist

Der Startzustand des Schieberegisters S1 kennzeichnet sich duuren, daß alle acht Ausgänge auf L-Potential liegen und der Taktgenerator G von dieser Ausgangsstellung an nunmehr mit hoher Geschwindigkeit zyklisch die einzelnen Registerstellen durchläuft und die damit dargestellten Zahlenwerte von Stelle zu Stelle weiterschiebt

In ihrer zeitlichen Aufeinanderfolge völlig unregelmäßig eintreffende und zufälligen Streubedingungen unterliegende Η-Impulse, auf deren Erzeugung später näher eingegangen werden wird, werde·,· dem zweiten Eingang des Koppefgliedes K zugeführt und durch die gegebene Rückkoppelung des ersten Eingangs des Koppelgliedes zum Ausgang 8 des Schieberegisters 51 in den umlaufenden Schiebevorgang des Registers eingestreut

Zur Erzeugung dieser Streuimpulse, für die — um eine zufällige Zahlenauswahl sicherstellen zu können — die Bedingung gegeben sein muß, daß sie gegenüber der hohen Schiebefrequenz des Schieberegisters 51 mit möglichst großer zeitlicher Ungleichmäßigkeit erzeugt werden, sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich, folgende Schaltungsmaßnahmen vorgesehen:

Von dem die einzelnen Bauteile der elektronischen Schaltung versorgenden Netzteil wird über einen Transformator Tr die Netzfrequenz abgenommen und im Spannungsverlauf auftretende Unregelmäßigkeiten herausgefiltert Bekanntlich sind im Elektrizitätsversorgungsnetz stets und völlig willkürlich Unregelmäßigkeiten bezüglich der Phasenwinkellage und der Spannungsänderung, bedingt durch die Vielzahl der Verbraucher zu verzeichnen, etwa durch das Ab- oder Zuschalten induktiver und/oder kapazitiver Abnehmer, die zu unterschiedlichsten Zeiten sich des Versorgungsnetzes bedienen. Auch der Einfluß der Verbraucher auf das Netz durch ihre unterschiedliche Blindstromcharakteristika erzeugt laufend statistisch verteilte Änderungen der Phasenlage von einem Soll-Mittelwert aus gesehen.

Das Herausfiltern durch solche oder andere Einflüsse stets vorhanufener Netzunregelmäßigkeiten erfolgt dadurch, daß die über die Sekundärspule des Transformators Tr vom Netz abgenommene Teilspannung in der dargestellten Weise über zwei Dioden Dl, £>2 gleichgerichtet wird, wobei der Spannungsverlauf über die Diode DI über eine weitere Diode DA dem ÄC-Glied R2,C2 und derjenige über die Diode D1 der Diode £>3 und von hier dem ÄC-Glied Al, Cl zugeführt werden. Die Kapazität des Kondensators C1 ist größer bemessen als diejenige des Kondensators C 2, hält sich im Ausführungsbeispiel jedoch im gleichen Größenbereich, da der nachgeschaltete Verstärker ω eingangsseitig im Millivoltbereich arbeitet

Durch die Bedingung Ci > C2 bildet sich eine Führungsspannung aus, welche über den Widerstand R 1 dem einen Eingang des Operationsverstärkers V zugeführt wird, während die durch den Kondensator C 2 μ vorgegebene zweite Spannung in ihrem Verlauf den Unregelmäßigkeiten der Netzschwankungen im wesentlichen entspricht.

Infolge der Spahnurigsveriäufe an den beiden Eingängen des Operationsverstärkers V über die Widerstände Al und R2 entsteht ausgangsseitig am Verstärker eine Rechteckspannung, deren Frequenz dem Doppeltender Netzfrequeoz entspricht wobei sich die Impulsdauer, also die zeitliche Länge der H- und der L-Impulse, in Abhängigkeit von den Netzunregelmäßigkeiten ständig ändert Diese in ihrer Länge völlig unregelmäßigen Rechteckimpulse wurden nun einmal einer Impulsstufe Pl direkt und zum anderen einer zweiten Impulsstufe P2 in der dargestellten Weise invertiert zugeführt Jeder ansteigenden Flanke ^ler Rechteckspannung folgt am Ausgang der Impulsstufe Pi ein negativer Impuls, dessen Zeitdauer vom zugehörigen ÄC-Gfied abhängig ist, während jeder abfallenden Flanke der Rechteckspannung am Ausgang der Impulsstufe P2 ein negativer Impuls der gleichen Art wie der der impulsstufe Pi folgt Über ein Mischglied M und den vorerwähnten zweiten Eingang des Koppelgliedes K gelangen diese zeitlich statistisch verteilten Impulse zum Eingang Jdes Flip-Flops Fund werden somit in die regelmäßige Impulsfolge, mit das Schieberegister 51 umläuft, zusätzlich eingestreut

Für das eingangs genannte vereinfachte Darstellungsbeispiel der Vorgabe von zwei Zahlen, stellvertretend für eine ansonsten beliebige auszuwählende kleine Zahlenmenge aus im Beispiel acht Zahlen, die beispielhaft für die große Zahlenmenge stehen, ist das Schieberegister 51 in der dargestellten Weise mit zwei Zählern Zl und Z 2 verbunden. Für jeden Auswahlzyklus zur Vorgabe der beiden Zahlen aus der Zahlenmenge acht werden neben dem Schieberegister 51 zunächst auch die beiden Zähler Zl und Z 2 nullgesetzt beziehungsweise in ihre Ausgangsstellung gebracht Gleiches gilt für das Flip-Flop F und die Schaltung Q über die das Start-Stoppsignal für den Taktgenerator G gegeben wird. Die Nullsetzung kann erreicht werden, indem der in dem Schaltbild vorgesehene Kontakt B geschlossen wird. Mit dem Durchschalten des Schalters C läuft der Taktgenerator G an, wodurch der Zähler Z1 aufgezählt wird und gleichzeitig diese Impulse das Schieberegister 51 umlaufen lassen. Des weiteren wird durch die Impulsfolge des Taktgenerators G das Flip-Flop Fdann gekippt, wenn an seinem Eingang / einer der statistisch verteilten Impulse oder ein Übertragungsimpuls Q 8 aus dem Schieberegister 51 eintrifft. Der Zähler Zl bewirkt, das über seinen -Ausgang QA jeder neunte eingangsseitige Impuls des Taktgenerators G das Schieberegister 51 wieder in seine Nullstellung zurücksetzt, also jeweils nach einem vollen Durchlauf für die im Ausführungsbeispiel gegebene große Zahlenmenge acht. Mit dem Nullsetzen des Schieberegisters 51 wird auch der Zähler Z 2 in seine Nullstellung gebracht

Dann und nur dann, wenn über die oben beschriebene Filterschaltung der genannten Netzschwankungen ein Impuls über das Mischglied Man dem einen Eingang des Koppelgliedes K und damit am Eingang /des Flip-Flops Fgleichzeitig mit einem Taktimpuls des Taktgenerators G vorliegt, geht der Ausgang Q des Flip-Flops F auf Η-Potential, wodurch der Zähler Z2 um eine Ziffer weiterzählt. Die hierauf folgenden weiteren Impulse des Taktgenerators G schieben nunmehr das Η-Potential im Schieberegister weiter von der Stelle Qi bis QS und schließlich wieder über A an den Ausgang Q des Flip-Flops F, und zwar nach Überstreichen der Registerstelle QS, wodurch wiederum eine Nullsetzung des Zählers Z2 erfolgt ist. Nachdem das H-Potential,

welches erneut am Ausgang Q des Flip-Flops F zu verzeichnen ist, den Zähler Zl erneut auf 1 gestellt hat, werden im weiteren Verlauf des zyklischen Umlaufens des Schieberegisters 51 mit hoher Geschwindigkeit weitere zwei Η-Potentiale aufgezählt. Sobald innerhalb eines Zählzyklus von hier neun Takten das dritte H-Potential vom Zähler Z 2 aufgezählt worden ist, liegt an dessen Ausgängen QA und B ein H-Potential, welches über das mit diesen beiden Ausgängen verbundene NAND-Gatter den Schalter C umschaltet, wodurch der Taktgenerator G gestoppt wird und damit die zugeführte Impulsfolge unterbrochen ist. Von den während des Schiebezyklus im beschriebenen Ausführungsbeispiel zusätzlich eingestreuten drei statistischen Impulsen liegt beim Umschalten des Schalters C einer am Ausgang Q des Flip-Flops F, während die restlichen zwei sich in ihrer zufälligen Verteilung an zwei der acht Ausgänge des Schieberegisters S1 befinden. Diese zwei Η-Potentiale an zwei der acht Ausgänge des Schieberegisters 51 entsprechen dem Zufallsergebnis der Auswahl von zwei Zahlen aus insgesamt acht Zahlen, wobei das Ergebnis - falls gewünscht - gegebenenfalls über Anzeigeverstärker, Leuchtdioden, Lampen oder dergleichen, unmittelbar zur Anzeige gebracht

ίο werden kann. Parallel hierzu oder unabhängig davon ist es selbstverständlich auch möglich, eine elektronische Ablesung, Aufzeichnung oder dergleichen Weiterverarbeitung des Ergebnisses in an sich bekannter Weise vorzunehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für die Zufallsauswahl einer statistisch unregelmäßig verteilten kleinen Zahlenmenge aus einer vorgegebenen größeren Zahlenmenge mit einem von einem Impulsgenerator getakteten Schieberegister und wenigstens einem Zähler, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schieberegister (Si) eingangsseitig neben einer über den oder die Zähler (Z2, Z2) steuerbaren Impulsfolge des Impulsgenerators (G) weitere, dieses fortschaltende Impulse zugeführt sind, die von der Netzspannung abgeleitet, deren zufälligen Amplituden- und/oder Phasenschwankungen ent- IS sprechen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden- und/oder Pnasenwinkelschwankungen des Netzes, über einen Operationsverstärker (V) in eine Rechteckimpulsfolge umgewandelt, zwei Impulsstufen (Pi. P2) zugeführt werden und über weitere logische Bausteine (M, K) zn einem von dem Impulsgenerator (G) getakteten Flip-Flop (F) anliegen, das mit dem Schieberegister (S i) verbunden ist ²S

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der eingangsseitigen Leitungen des Operationsverstärkers (V) an je einen Kondensator (Ci und C 2) angeschlossen ist, von denen der eine Kondensator (C 1) eine größere Kapazität aufweist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Operationsverstärker (V) eine einzige Impulsstufe (PX) nachgeschaltet ist und daß die Anzahl der dem Flip-Flop (F) zugeführten Zufallsimpulse durch eine entsprechende Anzahl mit unterschiedlicher Schwellspannung arbeitender Operationsverstärker vorgewählt ist.