DE2760101C1 - Inverter fuer dynamische Sicherheitssysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Inverter für dynamische Sicher­ heitssysteme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.

Aus der "Siemens-Zeitschrift" 43 (1969), Seiten 660 bis 665 ist ein Schaltkreissystem bekannt, bei dem der eine logische Binär­ zustand durch eine Reihe von Impulsen und der andere durch ein statisches Signal dargestellt wird. Seine Verknüpfungsglieder bestehen jeweils im wesentlichen aus einem Magnetkern, auf den mehrere Eingangs- und eine Ausgangswicklung aufgebracht sind. Jedes Verknüpfungsglied enthält einen Transistor, der normaler­ weise gesperrt ist und in dessen Kollektor- und Basiskreis je eine Wicklung liegt, wobei die Wicklungen entgegengesetzten Wicklungssinn haben und daher eine Mitkopplung bewirken. Eine Taktgeberanordnung erzeugt drei gegeneinander phasenverschobene Impulsreihen. Während einer der drei Taktphasen wird der Tran­ sistor freigegeben, so daß, wenn gleichzeitig in der im Basis­ kreis liegenden Wicklung eine Spannung induziert ist, ein Aus­ gangsimpuls abgegeben wird. Zum Invertieren eines Signals wird der Magnetkern mit den Impulsen der ersten Impulsreihe in den ersten Remanenzzustand gebracht. Etwa vorhandene Eingangssignale sind in Phase mit der zweiten Impulsreihe und schalten den Kern in den zweiten Remanenzzustand. Impulse der dritten Impulsreihe bewirken dieselbe Magnetisierung des Kernes, so daß, da gleich­ zeitig mit diesen der Transistor freigegeben wird, Ausgangs­ impulse entstehen, wenn keine Eingangsimpulse vorhanden sind, und keine Ausgangsimpulse, also ein statisches Signal abgegeben werden bzw. wird, wenn Eingangsimpulse anliegen.

In dynamischen Systemen werden meistens mehrere Verknüpfungs­ glieder hintereinandergeschaltet, d. h., die Impulse durch­ laufen nacheinander mehrere Glieder. In jedem Verknüpfungs­ glied wird ein Magnetkern ummagnetisiert, so daß die Impulse im Vergleich zu ihrer Periodendauer beträchtlich verzögert werden und beim Verknüpfen mit unverzögerten Impulsen Fehler auftreten können. Diese Fehler können zwar dadurch vermieden werden, daß die Taktfrequenz erniedrigt wird, so daß größere Laufzeiten zugelassen werden können. Man wird aber aus Gründen der Störsicherheit die Taktfrequenz ohnedies so niedrig wie möglich wählen, so daß auf diese Weise keine Verbesserung zu erzielen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus Magnetkernen aufgebauten Inverter für dynamische Sicher­ heitssysteme zu schaffen, dem die Einstell- und Rückstell­ impulse in nur zwei Taktphasen zugeführt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Besteht das Eingangssignal aus einer Impulsreihe mit Lücken, dann gibt der Inverter je Lücke im Eingangssignal einen Impuls ab, so daß Fehler, bei denen ein statisches Signal abgegeben wird, erkannt werden können.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 in der Schaltung nach Fig. 1 auftretende Impuls­ diagramme und

Fig. 3 den Aufbau der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendeten Magnetkernbausteine.

Fig. 1 zeigt einen Inverter, dem eine Eingangsimpulsfolge SA 4 über eine Leitung 203 zugeführt ist. Sie gelangt auf eine Ein­ gangswicklung a eines Magnetkernbausteines 204, dessen Wicklung c über eine Leitung 205 mit einer Impulsfolge TELS beaufschlagt ist. Das Ausgangssignal SA 4′ gelangt über eine Leitung 206 als Rückstellsignal auf die Wicklung a eines Kernes 208, dessen Wicklung b über eine Leitung 207 Taktimpulse TE erhält. Diese steuern ferner eine monostabile Kippstufe 209 an, an deren Ausgang (Impulse TEV) die Wicklung c des Kernes 208 ange­ schlossen ist. Weiterhin werden die Taktimpulse TE dem einen Eingang eines UND-Gliedes 212 zugeführt, dessen anderer Eingang über eine Leitung 211 mit der Ausgangswicklung f des Kernes 208 verbunden ist. Das UND-Glied 212, das in Halb­ leitertechnik oder, wie in "Siemens-Zeitschrift" 1968, Seiten 875 bis 878 angegeben, mit Magnetkernbausteinen aufgebaut sein kann, gibt die Ausgangsimpulsfolge SE 4′′ ab.

Im folgenden wird zunächst die für die Magnetkernbausteine ver­ wendete Symbolik erläutert. Auf jedem Magnetkern 204, 208 sind vier Eingangswicklungen a bis d und zwei Ausgangswicklungen e, f aufgebracht. Die Richtung der Striche für die Wicklungen gibt deren Wicklungssinn an. Demnach sind die Wicklungen a, b und f in entgegengesetzter Richtung gewickelt wie die Wicklun­ gen c, d und e. Mit der Anzeige des Wicklungssinns kann auch die Richtung der Magnetisierung festgelegt werden. Wird bei­ spielsweise über die Leitung 203 ein positives Signal SA 4 zu­ geführt, so soll dieses im Kern 204 eine nach links gerichtete Magnetisierung bewirken. Findet dabei eine Ummagnetisierung des Kernes 204 statt, so wird in der Wicklung e ein positiver Im­ puls erzeugt, der auf eine Leitung 206 gegeben wird. Demgegen­ über bewirkt ein positives Signal TELS auf der Leitung 205, die mit der Wicklung c verbunden ist, eine Magnetisierung nach rechts, so daß im Falle einer Ummagnetisierung an der Wicklung f ein positives Signal auftritt. Selbstverständlich kann die Richtung der Magnetisierung und damit die Polarität der Aus­ gangssignale durch Änderung der Polarität der Eingangssignale oder durch Vertauschen der Wicklungsanschlüsse umgekehrt werden. Auch kann durch Übereinkunft festgelegt werden, daß die be­ schriebenen Wirkungen nicht mit positiven, sondern mit negativen Signalen erreicht werden, wobei die Polarität der Ausgangs­ signale entsprechend umgekehrt wird.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Magnetkernbausteines mit dem Kern 204. Der andere Magnetkernbaustein ist entsprechend auf­ gebaut. Auf dem Kern 204 sitzen die zwei Eingangswicklungen a und b sowie die Eingangswicklungen c und d mit entgegen­ gesetztem Windungssinn. Die Ausgangswicklungen e und f lie­ gen jeweils im Basiskreis eines Transistors TS 1, TS 2, in des­ sen Kollektorkreis je eine Hilfsausgangswicklung e′, f′ liegt. Die Wicklungen e und e′ sowie die Wicklungen f und f′ sind so geschaltet, daß die Transistoren TS 1, TS 2 mitgekoppelt sind. Die Kondensatoren C 1 und C 2 unterdrücken kurze Störimpulse. Über die Leitungen 203 und 205 werden abwechselnd negative Im­ pulse zugeführt, deren Ausgangspotential die positive Betriebs­ spannung ist und deren Spitze etwa Nullpotential ist. Ein Im­ puls auf der Leitung 205 erzeugt an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors TS 1 eine negative Spannung, so daß dieser ge­ sperrt bleibt. Dagegen wird der Transistor TS 2 von der in der Wicklung f induzierten Spannung durchgesteuert, die Mitkopp­ lung setzt ein und der Kern 204 wird in den einen Sättigungs­ zustand magnetisiert. Ein Ausgangsimpuls auf der Leitung 206 tritt nicht auf. Dieser könnte vom Kollektor des Transistors TS 2 abgenommen werden. Der folgende Impuls auf der Leitung 203 bewirkt in entsprechender Weise eine Durchsteuerung des Tran­ sistors TS 1, so daß der Kern zurückmagnetisiert wird und auf der Ausgangsleitung 206 ein negativer Impuls auftritt, der dieselbe Form wie die Eingangsimpulse hat.

Die in Fig. 2 gezeigten Diagramme veranschaulichen die Funk­ tion der Anordnung nach Fig. 1. Mit TEV ist die von der mono­ stabilen Kippstufe 209 abgegebene verzögerte Impulsfolge TE bezeichnet. Solange das Rückstellsignal SA 4′ hierzu phasen­ verschobene Impulse gleicher Frequenz aufweist, wird, wie im Diagramm 2 a veranschaulicht, der Kern 208 von den Impulsen TEV und SA 4′ hin- und hermagnetisiert. Die Ausgangsimpulse SE 4′′′ werden vom UND-Glied 212 gesperrt, da die Impulse SE 4′′′ und TE nicht in Phase sind. Fällt aber im Signal SA 4′ ein Im­ puls aus, was im Diagramm SA 4′ mit einem gestrichelt gezeich­ neten Impuls angedeutet ist, so wird der Kern mit dem nächsten Impuls der Reihe TE zurückmagnetisiert, so daß die Impulse TE und der Ausgangsimpuls SE 4′′′ in Phase sind und das Signal SE 4′′ einen Impuls aufweist. Da die Impulsfolge SA 4′ aus der ununterbrochenen Impulsfolge SA 4 abgeleitet ist, bedeutet dies, daß bei einer ununterbrochenen Eingangsimpulsfolge ein Aus­ gangssignal SE 4′′ erzeugt wird, das in größeren Abständen Einzelimpulse enthält. Fig. 2b zeigt den Fall, daß das Rück­ stellsignal SA 4′ Null ist. Hier sind die Impulse TE und SE 4′′′ stets in Phase, und das Signal SE 4′′ ist eine ununterbrochene Impulsfolge.

Die Zuführungen der Takt­ impulse TE und TA sowie die Anschlüsse von gegensinnig gewic­ kelten Wicklungen ab bzw. cd können vertauscht werden, sofern ent­ sprechend auch der Anschluß an die Ausgangswicklung geändert wird.

Claims (1)

1. Inverter für dynamische Sicherheitssysteme, bei denen der Normalzustand durch eine Reihe von Impulsen und der Fehler­ zustand durch Verharren in einem statischen Zustand dargestellt ist, mit einem Magnetkernbaustein (208), der einen Magnetkern enthält, auf dem Ein- und Ausgangswicklungen angebracht sind, von denen einer ersten Eingangswicklung (a) das zu invertieren­ de Eingangssignal (SA 4′) zugeführt ist, von denen zwei weiteren Eingangswicklungen (b, c) zwei gegeneinander und gegen das Ein­ gangssignal phasenverschobene Taktsignale (TE, TEV) zugeführt sind, von denen das eine Taktsignal (TE) den Magnetkern (208) in derselben Richtung magnetisiert wie das Eingangssignal (SA 4′) und das andere Taktsignal (TEV) in entgegengesetzter Richtung, so daß die Impulse des Eingangssignals (SA 4′) das erste Takt­ signal hinsichtlich der Magnetisierung des Magnetkerns unwirk­ sam machen und, wenn der ersten Eingangswicklung kein Eingangs­ signal (SA 4′) zugeführt wird, die Taktsignale den Magnetkern hin- und hermagnetisieren, wobei der Inverter bei dem ersten Taktsignal (TE) ein Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (SE 4′′′) des Kernbausteins (208) und das erste Taktsignal (TE) auf ein UND-Glied (212) geführt sind, an dessen Ausgang das invertierte Signal (SE 4′′) abgenommen ist.