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Anordnung zur relativen Lageanzeige von Apparateteilen in ziffernmäßig
verschlüsselter Form Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lageanzeige eines
in bezug auf einen feststehenden Apparateteil beweglichen Apparateteiles in ziffernmäßig
verschlüsselter Form.
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Es ist schon eine für Zeigerwagen anwendbare Anordnung bekannt, bei
der ein Strichmarken aufweisender Markierungsträger sich vor mehreren Fotozellen
vorbeibewegt, deren Ausgangssignale ein Zählwerk steuern, dessen Zählwert dafür
maßgeblich ist, wieviel Marken des Markierungsträgers sich an den Fotozellen vorbeibewegt
haben.
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Die Erfindung verwendet dieses Grundprinzip, sieht jedoch die Anwendung
magnetischer Marken auf dem Markierungsträger vor und verwendet hierzu in spezieller
Schaltungsweise ein bistabiles, magnetisch gesteuertes Kipprelais.
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Es ist außerdem eine Quecksilberkontaktschaltung bekannt, bei der
die Schalterkontaktflächen mit Quecksilber durch Kapillarwirkung von einem Quecksilberbehälter
aus benetzt werden, so daß die Kontaktflächen sich kontinuierlich er:ieuern; der
aus einer leichten Feder bestehende Anker des Schalters kann bei dieser A>iordiiutig
durch ein: Stromspule gesteuert werden.
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Die Erfliidung geht aus von einer Anordnung zur Lageanzeige eines
in bezug auf einen feststehenden Apparateteil beweg=lichen Apparateteiles in ziffernmäßig
verschlüsselter Form, bei der ein erster Apparateteil einander ab-#;-echselnde magnetische
und nielitma@,iietisclie Marken a@; ,veist und ein zweiter Apparateteil ein bistabiles
magnetisch gesteuertes Kipprelais aufweist, dessen Anker zwischen zwei magnetischen
Aus`a ngselektreden magnetisch umsteuerbar ist iii-d bei der das Kipprelais eiiie=i
aus einer Mehrzahl binärer Kippstufen bestchenden Zähler st;ttei-t, dessen Zählwert
einen: für die relative Lage der beiden Apparateteile ina 13:;eblichea,binär verschliisselten.#Ieß«Tert
liefert.
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Die Erfindung ist dadurell gekennzeichnet, daß das bistabile, magnetisch
gesteuerte Kipprelais auf die durch die magnetischen Makel, des zweiten Apparateteites
bedingten Feldändertm-en in der Nähe seiner Ausgangselektroden anspricht und selbst
als erste Binärzählstufe des Aähljj,°erkes dient.
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Die Erfindung gestattet daher, wenn es sich beispielsweise um Zählwerte
tnnfasse_ld vier Binärstufen handelt, mit nur drei Flip-Flop-Stufen im Zählwerk
auszukommen, da das magnetisch gesteuerte Relais selbst die erste Binärstufe bildet.
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Ausführungsformen der Eifindung sind im nachstehenden im Zusammenhau-
mit den Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigt F i g. 1 eine teilweise perspektivische
und teilweise schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
ziferrmäßig arbeitenden Lageanzeigegerätes, F i g. 2a und 2b Draufsichten auf eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, welche die ziferninäßi- arbeitende Umwandlungsvorrichtung
im einzelnen zeigt, und zwar insbesondere die Größenverhältnisse zwischen der die
magnetischen Elektroden enthaltenden Kapsel und den Magnetpolen und den Zähnen hofier
Permeabilität, die auf einem beweglichen Geräteteil niedriger Permeabilität angebracht
sind, F i g. 3 eine typische Wellenform, die ei_ie erfindungsgemäße digital
arbeitende Umwandlungsvorrichtung liefert, F i g. 4 eine schematische Darstellung
einer weiteren Ausführungsform, welche ein Ausgangssignal in zwei verschiedenen
digitalen Verschlüsselungen zu liefern imstande ist.
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Die F i -. 1 dargestellte und mit Verschlüsselung arbeitende Lageanzeigevorrichtung
besteht aus einem zwei stabile Lagen aufweisenden Schalter 10, der bei Änderungen
eines äußeren magnetischen Feldes umgeschwenkt wird, welche durch dis Bewegung des
beweglichen Teiles 11 in
bezug auf den festen Teil 12 bedingt
sind. Die eine Ausgangsklemme des Schalters 10 ist mit der Ausgangsklemme 13 verbunden,
während die andere Ausgangsklemme des Schalters mit der Eingangsklemme 14 einer
ersten Flip-Flop-Stufe 15 verbunden ist. Weitere in Serie geschaltete Flip-Flop-Stufen
19 und 20 sind an eine Ausgangsklemme der Flip-Flop-Stufe 15 angeschlossen. Eine
Rückkopplung 21 verbindet die Ausgangsklemme 30 der dritten Flip-Flop-Stufe
20 mit der Eingangserregungsklemme 31 der ersten Flip-Flop-Stufe 15, so daß ein
Ausgangssignal in der binären Dezimalverschlüsselung 2-4-2-1 erhalten wird; ein
Ausgangssignal l wird für jede der zehn Einheitsstellungen des beweglichen Teiles
11 in bezug auf den festen Teil 12 geliefert. Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform
der Erfindung liefert ein Einheitsausgangssignal für jedes der zehn Lageeinheiten
des beweglichen Teiles in bezug auf den festen Teil. Diese zehn Signale für die
Einheiten werden unter Anwendung einer möglichst geringen Anzahl Bauteile erhalten,
nämlich durch den zwei stabile Lagen aufweisenden Schalter 10 und die drei bistabilen
Flip-Flop-Stufen 14, 19 und 20.
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Die in F i g. 1 beschriebene Anordnung soll nunmehr im einzelnen beschrieben
werden: Der zwei stabile Lagen aufweisende Schalter 10 bildet die eine Binärstelle
der Umwandlungsvorrichtung 32, welche durch den Schalter 10, eine Vorrichtung
33 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, die auf dem festen Teil 12 angeordnet
ist, und einen nicht homogenen beweglichen Teil 11 gebildet wird, der in
geradliniger Richtung in bezug auf den festen Teil 12 bewegbar ist.
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Der Schalter 10 besteht vorzugsweise aus einer Kapsel 34, in
welcher am einen Ende zwei magnetische Elektroden 35 und 36 eingeschmolzen sind.
Eine dritte Elektrode 37 ist am anderen Ende der Kapsel eingeschmolzen, und an dieser
Elektrode ist eine magnetische Lamelle 38 befestigt, die zwischen den beiden magnetischen
Elektroden liegt, so daß sie elektrischen Kontakt entweder mit der einen oder der
anderen Elektrode bilden kann, je nachdem, an welcher Elektrode das stärkere magnetische
Feld herrscht. Der Schalter 10 bildet daher einen einpoligen Schalter mit zwei Schaltstellungen.
Eine geringe Menge Quecksilber 39 ist in der Kapsel 34 vorgesehen und steigt durch
Kapillarwirkung bis zur Spitze der Lamelle 38 und befeuchtet die Elektroden 35 und
36 und die Lamelle 38, so daß ein guter metallischer Kontakt zwischen der
Lamelle und der der Lamelle am nächsten liegenden Elektrode sich ergibt. Das Quecksilber
bildet eine saubere Kontaktfläche jedesmal, wenn der Schalter geschlossen wird,
so daß sich dadurch ein sehr niedriger Kontaktwiderstand ergibt. Das Quecksilber
stellt ferner eine Schaltwirkung her, bei der ein Kontaktschluß vor der Kontaktunterbrechung
auftritt, was bei einer erfindungsgemäßen Anordnung zweckmäßig ist. Zweckmäßigerweise
ist in der Kapsel ein inertes Gas unter hohem Druck vorgesehen, so daß die Spannungsgrenzen
des Schalters hoch sind und Lichtbogen, die sich bei der Schaltoperation bilden
könnten, unterdrückt werden.
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Die das magnetische Feld erzeugende Vorrichtung 33 liefert ein symmetrisches
magnetisches Feld in der Nähe der Elektroden 35 und 36 des magnetischen Schalters.
Bei der Vorrichtung 33 handelt es sich zweckmäßigerweise um zwei entgegengesetzt
gepolte Magnete 40 und 41 gleicher Stärke, deren Enden 50 und 51 neben
den Elektroden 35 und 36 des magnetischen Schalters liegen. Dementsprechend ist
die Dichte des Magnetflusses in der Nähe der Elektroden 35 und 36 im wesentlichen
gleich, es sei denn, dsß ein Element nicht homogener Permeabilität sich zwischen
den Elektroden 35, 36 und den Magneten 40, 41 befindet.
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Ein solches Element besteht aus dem beweglichen Teil 11, der
aus einer Stange 52 aus einem Material niedriger Permeabilität besteht, wobei im
Abstand Zähne 53, 54, 55, 56 und 57 aus einem Material hoher Permeabilität vorgesehen
sind. Die Stange 52 ist in den nach oben gerichteten Blöcken 58 und 59 verschiebbar
geführt, wobei die Blöcke 58 und 59 an dem festen Teil 12 befestigt sind. Die Breite
der Zähne 53 bis 57 ist im allgemeinen ebenso groß wie die Breite der Magnetpolflächen
50, 51.
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Der Abstand dieser Zähne ist größer als der Abstand der Polstücke
50 und 51 der Magnete, so daß in einer bestimmten Stellung der Stange
jeweils nur ein Zahn sich in der Nähe einer Elektrode befindet.
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Nunmehr soll die Wirkungsweise der digitalen Umwandlungsvorrichtung
unter Bezugnahme auf die F i g. 2a und 2b beschrieben werden. Der Schalter 11 wird
dadurch betätigt, daß ein äußeres magnetisches Feld entweder auf die eine oder die
andere der magnetischen Elektroden 16 und 17 wirkt, und es wird die Zunge 19 an
diejenige Elektrode gezogen, an der das stärkere magnetische Feld wirkt. Da der
Weg geringsten magnetischen Widerstandes zwischen der Quelle 12 magnetischer Kraft
und derjenigen Elektrode herrscht, welche dem Zahn 36a von hoher Permeabilität am
nächsten ist, wird die Zunge an diese Elektrode gezogen, da dort das stärkere magnetische
Feld herrscht. In F i g. 2 a wird die Zunge 19 zur Elektrode 17 gezogen, da diese
Zunge in der Nähe des magnetischen Zahnes 36a liegt. Wenn die Stange 35 in
die in F i g. 2b dargestellte Lage nach links verschoben wird, verläßt der Zahn
36a seine Lage in der Nähe der Elektrode 17 und nimmt eine Stellung in der Nähe
der Elektrode 16 an, wodurch das magnetische Feld, welches auf die Elektrode 17
wirkte, geschwächt wird, während das magnetische Feld auf die Elektrode 18 verstärkt
wird. Dementsprechend wird plötzlich die Zunge 19 von der Elektrode 17 zur Elektrode
16 gezogen. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der Schalter 11 aus seiner
stabilen Kontaktlage der Elektroden 17 und 19 in die zweite stabile elektrische
Kontaktlage der Elektroden 16 und 19 umgekippt. Eine weitere Verschiebung
der Stange 35 bewirkt, daß die Zunge 19 abwechselnd von der einen Elektrode zur
anderen übergeschaltet wird. Dementsprechend liefert der Schalter 11 unter
Anwendung einer geeigneten Spannungsquelle ein Ausgangssignal, welches maßgeblich
für die Länge der Bewegung der Stange 35 in bezug auf die Grundplatte 13 ist. Die
Anzahl der Umschaltungen der Zunge oder Lamelle 17 von der einen Elektrode zur anderen
und zurück zur ersten Elektrode - dieser volle Umschaltvorgang wird im nachstehenden
als Schaltperiode bezeichnet, die pro Längeneinheit des beweglichen Teiles sich
ergibt -wird umgewandelt, d. h., die Auflösung der Vorrichtung hängt von der Anzahl
Abschnitte hoher und niedriger Permeabilität pro Längeneinheit des Teiles 14 ab.
Eine erfindungsgemäße Umwandlungsvorrichtung liefert eine Auflösung von vier Schaltzyklen
pro Zoll der Bewegung. Eine verhältnismäßig schnelle Bewegung des Teiles 14 kann
auch genau durch eine erfindungsgemäße Umwandlungsvorrichtung gemessen werden,
da
kommerziell erhältliche Schaltkapseln mit Quecksilber Umschaltzahlen von bis zu
100 Schaltzyklen pro Sekunde gestatten.
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Es wurde bereits darauf verwiesen, daß eine derartige Schalkapsel
eine Schalterwirkung hat, bei der eher ein Stromscltluß erfolgt, als daß eine Stromunierbrechung
stattfindet. Diese Wirkung ergibt sich, wenn die Schaltkapsel in der Umwandhingsvorrichtung
zur Anwendung gelangt, mit einer Ausnahme, die darin besteht, daß ein Magnetzahn
langsam zwischen den Polflächen 32 und 33 sich bewegt und die Schaltlamelle 19 das
Bestreben hat, dem magnetischen Zahn zu folgen. Es kann dann die Übergangszeit zwischen
den magnetischen Schalterelektroden verzögert werden, so daß die Stromleitende und
überbrückende Wirkung des Quecksilbers unterdrückt wird. Diese geringe Verzögerung
der Schaltwirkungszeit ist insbesondere offensichtlich in einer Umwandlungsvorrichtung
zu erwarten, welche eine verhältnismäßig schwache Quelle 12 für das Magnetfeld verwendet.
Es ist zu beachten, daß die hier auftretende Wirkungsweise durchaus nicht die Auflösung
und Reproduzierbarkeitsgenauigkeit der Umwandlungsvorrichtung beeinträchtigt; es
wurde hier lediglich die Möglichkeit erörtert, möglicherweise der Wirkung eines
Kontaktschlusses vor der Kontaktunterbrechung bei der Erzeugung abwechselnder ziffernmäßiger
Signale zu begegenen.
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Typische Wellenformen, die eine Umwandlungsvorrichtung gemäß F i g.
1 liefert, sind in F i g. 3 gezeigt. Eine Gleichstromquelle, beispielsweise eine
Batterie 40, liefert aufeinanderfolgend rechteckig komplementäre Wellenzüge zwischen
der Ausgangsklemme 41 und dem Massepunkt bzw. zwischen der Ausgangsklemme
42 und dem Massepunkt. Diese rechteckigen Wellenzüge können direkt dazu verwendet
werden, einen Wiedergabekreis, beispielsweise zwei Lampen, zu steuern, die in Serie
mit den Elektroden 16 18 bzw. 17, 18 geschaltet sind.
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Die Ausgangssignale, die von dem Schalter 10
abgeleitet werden,
dienen direkt als Ausgangssignale der ziffernmäßig arbeitenden Anordnung zur Anzeige
der Lage und auch zur Steuerung der zugehörigen Flip-Flop-Stufen. Die magnetische
Elektrode 35 ist mit der Ausgangsklemme 13 direkt verbunden und mit dem Erdungspunkt
über einen Widerstand 60 verbunden, während die magnetische Elektrode 36 an die
Steuerelektrode 14 der Flip-Flop-Stufe 15 und ferner an den Erdungspunkt
über den Widerstand 61 angeschlossen ist. Die Ausgangssignale des bistabilen Schalters
10 werden von einer positiven Spannungsquelle, die durch eine Batterie 62 zwischen
dem Erdungspunkt und der Schalterelektrode 37 dargestellt ist, geliefert. Bei der
dargestellten Anordnung charakterisiert Erdpotential an der Klemme 13 den Binärzustand
»0«, während ein positives Potential an dieser Klemme den Binärzustand »1« bezeichnet.
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Die bistabilen Flip-Flop-Stufen 15, 19 und 20 können in an sich üblicher
Weise ausgebildet sein. Eine sich für die vorliegenden Zwecke eignende Schaltung
besteht aus zwei Transistoren, die kreuzweise so gekoppelt sind, daß die Transistoren
komplementär im Zustand der Stromleitung und Stromsperrung sich befinden. Die Flip-Flop-Stufe
15 hat zwei Ausgangsklemmen 70 und 16, eine Eingangssteuerklemme 14, eine die Stufe
in den Erregungszustand überführende Klemme 31 und eine die Stufe in den Löschzustand
überführende Klemme 71. Ein positiver Spannungsimpuls, der der Steuerelektrode 14
zugeführt wird, bewirkt, daß der Flip-Flop in seinen anderen stationären Zustand
übergekippt wird. Die beiden Zustände der Transistoren äußern sich in verschiedenen
Potentialwerten an den Ausgangsklemmen 70 und 16. Ein negatives Signal an der linken
Ausgangsklemme 70 und ein Erdpotential an der rechten Ausgangsklemme 16 bezeichnet
den Binärzustand »0«, während ein Erdpotential an der linken Klemme und ein negatives
Potential an der rechten Ausgangsklemme den Binärzustand »l« charakterisiert. Ein
Löschimpuls geeigneter Polarität, der der Klemme 71 zugeführt wird, bewirkt, daß
der Flip-Flop in den binären Zustand »0« zurückkehrt. Ein positives Potential, welches
der Erregungsklemme 31 zugeführt wird, bewirkt, daß die Flip-Flop-Stufe in den Binärzustand
»1« übergeführt wird, wenn die Stufe sich zuvor in dem Zustand »0« befand. Wenn
eine positive Stufenspannung dieser Klemme zugeführt wird und der Flip-Flop sich
bereits im Binärzustand »1« befand, so ergibt sich keine Änderung des Zustandes
der Flip-Flop-Anordnung. Die Schaltung weist ferner eine UND-Stufe 72 auf, welche
einen Impuls nur zu einem solchen Zeitpunkt weiterleitet, in welchem die zweite
Flip-Flop-Stufe den Zustand »1« hat und die erste Flip-Flop-Stufe vom Zustand »1«
in den Zustand »0« übergeht.
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Es soll nunmehr die Wirkungsweise der ziffernmäßig arbeitenden Anordnung
zur Anzeige der Lage des beweglichen Teiles beschrieben werden. Die Stromkreisanordnung
liefert Ausgangssignale, die Dezimalzahlen verschlüsselt im Binärschlüssel 2-4-2-1
liefern; die Ausgangssignale der bistabilen Schaltstufe und jeder Flip-Flop-Stufe
entsprechen den einzelnen Stellungen des beweglichen Teiles 11 in bezug auf den
festen Teil 12 gemäß Tabelle 1.
| Tabelle 1 |
| Lage Bistabiler Flip-Flop 15 Flip-Flop 19 Flip-Flop
20 |
| Nr. Schalter 10 |
| »1« »2« »4« »2*« |
| 0 0 0 0 0 |
| 1 1 0 0 0 |
| 2 0 1 0 0 |
| 3 1 1 0 0 |
| 4 0 0 1 0 |
| 5 1 0 1 0 |
| 6 0 1 1 0 |
| 7 1 1 1 0 |
| 8 0 1 1 1 |
| 9 1 1 1 1 |
Zunächst befindet sich der bewegliche Teil 11 in F i g. 1 in der Lage, in welcher
der magnetische Zahn 53 zwischen der zweiten Magnetelektrode 36 und dem Pol 41 der
Magnetenanordnung 33 liegt. Unter diesen Umständen wird die Lamelle 38 zu der Elektrode
36 umgelegt, so daß die die Binärzahl »l« charakterisierende Klemme 13 über den
Widerstand 60 geerdet ist. Sämtliche Flip-Flop-Stufen befinden sich in ihrem Löschungszustand,
so daß ein negatives Potential an der Ausgangsklemme 73 der Stufe »2« und an der
Klemme 74 der Stufe »4« und an der Klemme 75 der Stufe »2*« liegt. Die Bewegung
der beweglichen Stange 52 in bezug auf die festen Teile der Anordnung
12 um eine hinreichend große Entfernung
bewirkt, daß der
bewegliche Teil seine zweite Stellung annimmt, in der der magnetische Zahn 53 zwischen
der ersten magnetischen Elektrode 35 und dem Polstück
40 der Magnetanordnung
33 liegt. Dementsprechend wird die Lamelle 38 zu der ersten magnetischen
Elektrode umgelegt, so daß ein positives Potential, d. h. ein Binärsignal »1« an
der Ausgangsklemme
13 der Stufe »1« liegt. Diese Änderung ist ohne Einfluß
auf die erste Flip-Flop-Stufe
15, da eine negative Spannungsstufe der Eingangsklemme
dieser Stufe zugeführt wird. Eine weitere Bewegung des beweglichen Teiles in bezug
auf den festen Teil bringt den erstgenannten Teil in die Stellung 2, in welcher
der magnetische Zahn
54 zwischen der zweiten magnetischen Elektrode und dem
Polstück
41 der Magnetanordnung liegt. Dadurch kehrt der bistabile Schalter
in seine Ausgangsstellung, d. h., seinen »0«-Zustand zurück. Es wird in diesem Augenblick
indessen eine Spannungsstufe positiver Polarität der Eingangsklemme
14 der
ersten Flip-Flop-Stufe
15
zugeführt, so daß diese Stufe in den binären Zustand
»l« übergeht und Erdpotential an der Ausgangsklemme 73 der Stufe »2« erzeugt wird
und ein negatives Potential an der rechten Ausgangsklemme 16. Diese Potentialänderung
an der rechten Ausgangsklemme
16 beeinflußt nicht den Zustand der zweiten
oder dritten Flip-Flop-Stufe, da diese Stufen nur auf eine positive Spannungsstufe
ansprechen. Ist der Schalter
10 von einer solchen Bauweise, daß nicht ein
Kontaktschluß erfolgt, bevor eine Kontaktunterbrechung stattfindet, so ergibt sich
eine kurze Zeitspanne, in der fehlerhafte Anzeigewerte kurzzeitig geliefert werden,
während die Stange 52 sich von der Stellung 0 bis 9 bewegt. Wenn jedoch der Schalter
10
einen Stromschluß bewirkt, bevor eine Stromunterbrechung stattfindet, so
befindet sich die Ausgangsklemme 13 auf Erdpotential, entsprechend einem Binärwert
»0«, nachdem die Membran von der ersten magnetischen Elektrode abgehoben hat und
noch nicht die zweite magnetische Elektrode erreicht hat. Es bleibt also jede der
Flip-Flop-Stufen in dem ursprünglichen Löschungszustand, und es findet nicht irrtümlicherweise
eine Anzeige der Lage 0 an Stelle der Lage 1 statt. In vielen Fällen können solche
falschen Ausgangssignale in Kauf genommen werden, da sie nur während der sehr kurzen
Umschaltungsdauer des Schalters stattfinden. Es kann jedoch der Schalter
10 leicht so gebaut werden, daß er unter Anwendung von Quecksilber 39 eine
solche Wirkungsweise hat, daß ein Kontaktschluß früher stattfindet als eine Kontaktunterbrechung.
Wenn der Schalter so gebaut ist, so behält die Ausgangsklemme 13 das positive Potential
(Binärzahl »1«), während die Lamelle von der ersten Elektrode 35 zur zweiten Elektrode
36 übergeht; dementsprechend findet ununterbrochen die Anzeige der Stellung 1 statt,
bis die Stange 52 die Stellung 2 erreicht. Es ist ferner zu beachten, daß kein falsches
Ausgangssignal während des Überganges der Lamelle 38 von der zweiten Elektrode 36
zur ersten Elektrode 35 erfolgen kann, gleichgültig, wie die Konstruktion des Schalters
10
ist, da während des Überganges Erdpotential an der Klemme 13 in Anbetracht
des Widerstandes 16 liegt. Diese Erscheinung ist von Bedeutung für Umwandlungsvorrichtungen
dieser Art, da eine schwache Magnetanordnung 33 dazu führen kann, daß früher eine
Stromunterbrechung stattfindet, als es zu einem Kontaktschluß in dem Quecksilber
und eine Schalt-Lamelle enthaltenden Schalter kommt, wenn ein magnetischer Zahn
von der zweiten magnetischen Elektrode zur ersten magnetischen Elektrode verschoben
wird.
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Eine weitere Bewegung des beweglichen Teiles führt zur Einnahme der
Stellung 3, wobei lediglich der Zustand des bistabilen Schalters 10 geändert wird.
Eine weitere Bewegung zur Stellung 4 bringt den bistabilen Schalter wieder in seinen
Binärzustand »0«, was eine Umschaltung der ersten Flip-Flop-Stufe wiederum in den
binären Zustand »0« zur Folge hat. Diese Änderung des Zustandes der ersten Flip-Flop-Stufe
bewirkt einen positiven Potentialsprung an der Eingangsklemme 17 der zweiten
Flip-Flop-Stufe 19 und an den Eingangsklemmen der UND-Stufe 72. Dementsprechend
ändert sich der Zustand der zweiten Flip-Flop-Stufe in den Binärzustand »1«; die
dritte Flip-Flop-Stufe bleibt indessen unbeeinflußt, und die UND-Stufe bleibt geschlossen,
da die Flip-Flop-Stufe 19 ihren Zustand »0« beibehält.
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Die Bewegung des beweglichen Teiles zu den Stellungen 5, 6 und 7 bewirkt
Umschaltungen des Schalters 10 und der ersten Flip-Flop-Stufe 15 in
der Weise, wie es in der obigen Tabelle angegeben ist. Eine Bewegung der Stange
52 in die Stellung 8 bewirkt, daß der magnetische Zahn 57 zwischen die zweite
magnetische Elektrode 36 und das Polstück 41 der Magnetanordnung
33 tritt. Der entsprechende positive Potentialsprung an der Eingangsklemme
14 bewirkt, daß die erste Flip-Flop-Stufe in ihren Binärzustand »0« übergeführt
wird. Die rechte Ausgangsklemme 16
dieser Flip-Flop-Stufe erfährt eine positive
Potentialänderung, die sich an der Erregungselektrode 17 der zweiten Flip-Flop-Stufe
19 und an der Eingangsklemme der UND-Stufe 72 auswirkt. Da die zweite Flip-Flop-Stufe
sich bereits im Binärzustand »1« befindet, ändert der positive Potentialsprung an
der Eingangsklemme nicht den Zustand dieser Flip-Flop-Stufe. Der positivePotentialsprungwird
indessen durch die UND-Stufe 72 weitergeleitet und bewirkt, daß die dritte Flip-Flop-Stufe
20 in den Binärzustand »1« versetzt wird. In diesem Zeitpunkt sind nur die
zweite und dritte Flip-Flop-Stufe 19 bzw. 20 in ihrem Binärzustand
»1«, während gemäß der vorstehenden Tabelle sämtliche drei Flip-Flop-Stufen den
Binärzustand »1« annehmen müssen, um in richtiger Weise die Stellung 8 des beweglichen
Teiles in bezug auf den festen Teil anzuzeigen. Zu diesem Zweck ist die Rückkopplung
21 vorgesehen, welche von der linken Ausgangsklemme 30 der dritten Flip-Flop-Stufe
20 zur Erregungsklemme 31 des ersten Flip-Flops 15 führt. Wenn die dritte Flip-Flop-Anordnung
in den Binärzustand »1« überkippt, wird ein positiver Potentialsprung auf diesem
Rückkopplungsweg weitergeleitet, und dadurch wird der Zustand der ersten Flip-Flop-Stufe
geändert, so daß nunmehr sämtliche Flip-Flop-Stufen sich im Binärzustand »1« befinden.
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Eine weitere Verschiebung des beweglichen Teiles in bezug auf den
festen Teil der Anordnung in die Stellung 9 bewirkt, daß der bistabile Schalter
den Binärzustand »l« annimmt, wobei die übrigen Flip-Flop-Stufen ihren Binärzustand
»1« behalten. Nach Beendigung der Feststellung und Messung der lagenmäßigen Verschiebung
wird der Stab 52 in die Ausgangsstellung, nämlich die Stellung 0, zurückgezogen,
und es wird ein Löschimpuls geeigneter Polarität der Löschklemme 79 zugeführt zu
dem Zweck, sämtliche Flip-Flop-Stufen 15,19 und 20 in den Binärzustand
»0«
zu bringen. Damit ist die Anordnung für eine neue Messung der
Lage der beiden Teile zueinander vorbereitet.
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Die beschriebene Anordnung gestattet, jede einzelne Stellung des beweglichen
Teiles in bezug auf den feststehenden Teil anzuzeigen durch ein entsprechendes ziffernmäßiges
verschlüsseltes Signal, welches durch den bistabilen Schalter 10 und die drei Flip-Flop-Stufen
15, 19 und 20 erzeugt wird; weder der bistabile Schalter 10 noch die drei in Serie
geschalteten Flip-Flop-Stufen haben je für sich eine hinreichende Anzahl ziffernmäßiger
Ausgangssignale zur Anzeige der zehn einzelnen Stellungen des beweglichen Teiles
11 in bezug auf den festen Teil 12. Die ökonomische Ausnutzung der zur Anwendung
gelangenden Schaltelemente ergibt sich dadurch, daß ziffernmäßige verschlüsselte
Ausgangssignale sowohl von dem bistabilen Schalter als auch den Flip-Flop-Stufen
abgeleitet werden. Es ist offensichtlich, daß zusätzliche Lagen des beweglichen
Teiles dadurch zur Anzeige gebracht werden können, daß weitere Flip-Flop-Stufen
in der in F i g. 1 dargestellten Schaltung verwendet werden.
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Die im vorstehenden beschriebene Schaltung erzeugt einzelne Ausgangssignale,
die in der binären Dezimalverschlüsselung 2-4-2-1 ausgedrückt sind. Es werden verschiedene
Verschlüsselungsarten heutzutage in Anordnungen verwendet, welche ziffernmäßig verschlüsselte
Informationsdaten verarbeiten, so daß es häufig wünschenswert ist, schnell und einfach
die Ausgangsdaten in einer weiteren Verschlüsselung erhalten zu können, so daß die
Anordnung mit einer möglichst großen Anzahl Daten verarbeitender Maschinen benutzt
werden kann. In F i g. 4 ist eine Anordnung dargestellt, welche ein Ausgangssignal
entweder in der binären Dezimalverschlüsselung 2-4-2-1 oder in der binären Dezimalverschlüsselung
4-2-2-1 liefern kann. Die Schaltelemente, welche bereits in F i g.1 auftreten, sind
durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im nachfolgenden sind die Zustände
des bistabilen Schalters und der Flip-Flop-Stufen angegeben, welche zur Verschlüsselung
in dem binären Dezimalkode 4-2-2-1 erforderlich sind.
| Tabelle 2 |
| Lage Bistabiler Flip-Flop 15 Flip-Flop 19 Flip-Flop
20 |
| Nr. Schalter10 |
| »1« »2« »2*« »4« |
| 0 0 0 0 0 |
| 1 1. 0 0 0 |
| 2 0 1 0 0 |
| 3 1 1 0 0 |
| 4 0 1 1 0 |
| 5 1 1 1 0 |
| 6 0 0 1 1 |
| 7 1 0 1 1 |
| 8 0 1 1 1 |
| 9 1 1 1 1 |
Die in F i g. 4 dargestellte Schaltungsanordnung erfordert die minimale Anzahl Schaltelemente
und zeit die grundsätzliche Wirkungsweise. Der einpolige Umschalter 76 verbindet
die Erregungsklemme 31 der ersten Flip-Flop-Stufe 76 mit der linken Ausgangsklemme
entweder der zweiten oder dritten Flip-Flop-Stufe, je nachdem, welche Lage der bewegliche
Kontakt 77 hat. Wenn die Ausgangsklemme 30 der dritten Flip-Flop-Stufe mit der Erregungseingangsklemme
31 der ersten Flip-Flop-Stufe 15 verbunden ist, so ist die Schaltung dieselbe, wie
in F i g. 1 erörtert wurde, und man erhält auf diese Weise ein Ausgangssignal, das
in dem binären 2-4-2-1-Kode verschlüsselt ist. Das Umschalten dieses Schalters in
die Stellung, in der die Ausgangsklemme 74 der zweiten Flip-Flop-Stufe 19 mit der
Erregungseingangsklemme 31 der ersten Flip-Flop-Stufe 15 verbunden ist, ergibt das
Ausgangssignal in der binären Dezimalverschlüsselung 4-2-2-1. Die Wirkungsweise
der in F i g. 4 dargestellten Schaltung ist für die Lage 0, 1, 2 und 3 die gleiche
wie die der in F i g. 1 dargestellten Schaltung. Wenn jedoch der bewegliche Teil
der Anordnung seine Lage 4 einnimmt, gehen der bistabile Schalter 10 und die erste
Flip-Flop-Stufe 15 in ihre binären »0«-Stellungen über, während die zweite Flip-Flop-Stufe
in den binären Zustand »1« übergeführt wird. Man erkennt aus der vorstehenden Tabelle,
daß nunmehr die erste Flip-Flop-Stufe und die zweite Flip-Flop-Stufe für diese Lage
in den Binärzustand »1« gebracht werden müssen. Dies ergibt sich durch den Rückkopplungsweg
78, der die zweite Flip-Flop-Stufe und die erste Flip-Flop-Stufe so miteinander
verbindet, daß nunmehr die erste Flip-Flop-Stufe ihren Binärzustand »1« ändert.
Die weitere Verschiebung des beweglichen Teiles bewirkt, daß der Stromkreis direkt
so arbeitet, daß das ziffernmäßig verschlüsselte Ausgangssignal gemäß der obigen
Tabelle im binären 4-2-2-1-Kode erscheint.