DE1936266A1 - Vorrichtung zur Leferung einer Serie von Ausgangsimpulsen mit einer mo?eren Frequenz in UEbere?stimmung mit einem digitalen Eingang - Google Patents
Vorrichtung zur Leferung einer Serie von Ausgangsimpulsen mit einer mo?eren Frequenz in UEbere?stimmung mit einem digitalen EingangInfo
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Description
Vorrichtung zur Lieferung einer Serie von Ausgangs— impulsen mit einer mittleren Frequenz in Übereinstimmung
mit einem digitalen Eingang
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lieferung einer Impulsreihe, deren mittlere "Frequenz einer digitalen
Zahl proportional ist. Durch Benutzung einer Impulsreihe mit Impulsen, die mit einer Wechselfrequenzquelle synchronisiert
sind, können die Impulse der Impulsreihe benutzt werden, um die Energieversorgung einer Last unter Verwendung
eines Thyristors, Triac oder eines anderen getriggerten Schalters zu steuern und demnach findet
die Erfindung insbesondere Anwendung bei der Steuerung einer einer Last zugeführten Energie in Übereinstimmung
mit numerischen digitalen Daten. Die Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise auf die Weohselstromsteuerung beschränkt,
sondern kann allgemeiner benutzt werden, um in einem Register verfügbare Zahlen in quasi analoge
·» ρ
003838/2076
Signale in Form von Frequenzen oder, durch eine weitere Frequenz-Sρannungs-Umwandlung in spannungsanaloge Signale
umzuwandeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit
in Systemen zur digitalen Steuerung und in gemischten digitalen/analogen Steuersystemen "benutzt werden,
Erfindungsgemäß umfaß.t eine Vorrichtung zur Lieferung
einer Serie von Ausgangsimpulsen mit einer mittleren Frequenz in Übereinstimmung mit einem digitalen Eingang
einen Impulsgenerator, der eine Serie von Impulsen mit einer mindestens so großen Frequenz wie der erforderlichen
maximalen Ausgangsfrequenz liefert, so-wie ein rückführendes
Speichermittel, das .eine digitale Zahl in Serienform speichert, die den digitalen Eingang darstellt, und ein Tor, das die
Weitergabe der von diesem Impulsgenerator kommenden Impulse an einen Ausgang steuert, wobei das Tor durch jede Ziffer
an einem Ausgang aus dem Speichermittel während Perioden gesteuert wird, die in einem gegebenen Zeitintervall mit dem
Wert dieser Ziffer übereinstiminsi. Durch diese Anordnung kann
eine digitale Zahl in das Speichermittel eingegeben werden und dient dazu, eine Ausgangsimpulsreihe zu liefern, die
eine mittlere Folgefrequenz aufweist, die der Größe der digitalen Zahl entspricht. Diese Impulse können mit einem
Wechselfrequenz-iietzahsohluß. synchronisiert sein und können
beispielsweise benutzt werden, um einen gesteuerten Schalter "zu betätigen, beispielsweise einen Tyristor oder Triac,
um einer Last Energieimpulse einer mittleren Größe während
einer Zeitperiode zuzuführen, die proportional der digitalen Eingangszahl ist. - -
Das rüokführende Speiolierraittel kann beispielsweise eine
Verzögerungsleitung sein, wobei die Periode der Verzögerungsleitung, verglichen mit der Impulsperiode, kurz; ist«
In diesem Fall kann das Tor so angeordnet sein, daß ein Impuls passieren oder nicht passieren kann, und awar entsprechend
dem Ziffernwert einer ausgewählten Ziffer in j
Periode, wobei während dieses gegebenen Zeitintervalls
009838/2TJ7B
jede Ziffer so oft ausgewählt wird, wie es dem Wert der Ziffer entspricht.
Eine ähnliche Anordnung kann mit einem Schieberegister
als Speichermittel getroffen werden. Bei Anwendung eines Schieberegisters ist es jedoch vorteilhafter, das Tor entsprechend
der Ziffer in e iner ausgewählten Stufe des
Schieberegisters zu steuern und Schiebeimpulse auf das Schieberegister zu übertragen, sob.aß zur Steuerung des Tors
die verschiedenen Ziffern während des gegebenen ^eitintervalls
so oft in die ausgewählte Stufe eingegeben werden, daß die Zahl dieser Einspeisungen dem Wert . jeder Ziffer
proportional ist.
Die Erfindung umfaßt demnach weiter eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Serie von Ausgangsimpulsen mit einer
mittleren Frequenz in Übereinstimmung mit einem digitalen Eingang, die einen Impulsgenerator umfaßt, der eine Serie
von Impulsen mit einer mindestens so großen Frequenz wie der erforderlichen maximalen Ausgangsfrequenz liefert, mit
einem Tor zur Steuerung der Weitergabe von Impulsen vom Impulsgenerator an einen Ausgang, mit einem Schieberegister,
in das dieser digitale Eingang eingegeben wird, wobei eine Stufe des Schieberegisters so angeordnet ist, daß sie das
Tor entsprechend der binären Ziffer in dieser Stufe steuert und mit Mitteln, um Schiebeimpulse auf das Schieberegister
zu übertragen, derart, daß die verschiedenen Ziffern des digitalen Eingangs in diese eine Stufe eingegeben werden,
um das Tor während einer Anzahl von Perioden zu steuern, die in einem gegebenen Zeitintervall dem Wert der jeweiligen
Ziffer entsprechen.
Auf sehr vorteilhafte Weise wird das Verschieben der Zahl im
Schieberegister nach jedem Impuls aus diesem Impulsgenerator bewirkt, sojdaß am vorstehend erwähnten Tor ein Impuls
passieren oder nicht passieren kann, der dem entsprechenden Ziffernwert einer Ziffer entspricht, wobei die Zahl dann so
009838/2075
„ ,= .:--,.,-.- 8AD ORIGINAL
verschoben wird, daß der nächste mögliche Impuls durch
eine andere Ziffer gesteuert wird. Wenn "beispielsweise eine binäre Zahl mit fünf Bits im Register angewandt wird,
kann die am meisten geltende Ziffer jeden übernächsten Impuls aus dem Impulsgenerator steuern, Z0B0 den ersten,
dritten, fünften Impuls, die als nächste geltende Ziffer kann jeden vierten Impuls steuern, z.B. den zweiten,
sechsten, zehnten Impuls usw., die am nächsten geltende Ziffer kann, jeden achten Impuls steuern, z.B. den vierten,
zwölften iiswo und die nächste Ziffer kann den achten und
vierundzwanzigsten Impuls und die letzte geltende Ziffer schließlich den sechszehnten Impuls steuern. Im Idealfall
sollte bei einer fünfstelligen Zahl der zweiunddreißigste Impuls immer als Null eingegeben werden, in der Praxis
kann man jedoch zulassen, daß er als beliebiges Bit auftritt, Dies ergibt einen maximalen Fehler von nur + 1 Teilen von
32, was dem unvermeidbaren Digitierfehler bei Verwendung
einer Darstellung mit fünf Bits entspricht.
Um die notwendige Verschiebung der Zahl im Register für diesen Zweck zu erreichen, kann eine Hochfrequenzimpulsquelle
vorhanden sein, die Verschiebeimpulse mit einer geeigneten höheren Frequenz als der des oben erwähnten
Impulsgenerators liefert (welcher nachfolgend als Hauptimpulsgenerator
bezeichnet werden wird), sojdaß die gesamte erforderliche Verschiebung im Intervall zwisohen aufeinanderfolgenden
Impulsen aus dem Hauptimpulsgenerator bewirkt werden kann, und wobei eine binäre Seilvorrichtung nicht
zusammenfallende Ausgangssignale von Faktoren der Frequenz
des Hauptimpulsgenerators in binären Stufen, liefert, und wobei ein Zähler aufeinanderfolgende Impuls· zählt, die
dem Schieberegister zugeführt werden und wobei schließlich
eine Vergleiohsvorrichtung den Ausgang aus dem Zähler mit
dem Ausgang aus dieser binären !Deilvorriohtung vergleicht,
um dadurch einen loreffekt auf die Impulse aus der Hoctofrequenzimpulsquelle
auszuüben, und um dadurch die geeignete Zahl von Schiebeimpulsen naoh jedem Impuls des Haatimpuls-
009838/
generators zu liefern.
Vorteilhafterweise liefert der Hochfrequenzgenerator
bei einem η-stufigen Schieberegister Impulse mit äner
Frequenz, die wenigstens das η-fache der Frequenz des Hauptimpulsgenerators beträgt„
Wie vorstehend bereits angedeutet wurde, wird dann, wenn
die Vorrichtung benutzt wird, um die Energiezufuhr von einem Wechselstromversorgungskreis zu einer Last unter
Verwendung eines Tyristors oder eines anderen gesteuerten Schalters zu steuern, vorteilhafterweise die Wechselstromversorgung
zur Lieferung der Impulse aus dem Hauptimpulsgenerator benutzt. Nach einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform besitzen die Impulse eine doppelt so hohe Frequenz wie die Wechselstromquelle und der gesteuerte
Schalter ist so angeordnet, daß er jeweils dann, wenn er durch einen dieser Impulse getriggert wird, während einer
halben Periode leitete Die Wechselstromquelle wird im allgemeinen
ein Wechselstromnetzanschluß mit einer Frequenz von 50 bzw. 60 Hz sein. Eine Impulsreihe mit der doppelten
Frequenz der Stromversorgung kann leicht durch Vollwellengleichrichtung
eines Signals mit Uetzfrequenz erhalten werden, wodurch eine Impulsfolge mit genau der doppelten
Netzfrequenz erhalten wird.
Falls es erwünscht ist, die Energie in ν ollen Perioden statt in halben Perioden zu steuern, kann ein durch 2
teilender Impulsfrequenzteiler am Eingang der vorstehend erwähnten binären Teilvorrichtung benutzt werden, sojdaß
die Teilvorrichtung und damit der mit ihm verbundene Zähl,er
und das Schieberegister nur nach jeder vollständigen Periode der Ifetsfrequenz wechseln.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung wird dieee
näher erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 ein Blockschaubild eines Leistungssteuerkreises,
Pig ο 2 ein· Diagramm zur Darstellung der bevorzugten
Anordnung von Bits bei einem bei der Vorrichtung nach Pig. 1 benutzten Schieberegister,
Pig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der
Ausgangssignale aus einer binären Teilvorrichtung
bei einem Schiebeimpulsgenerator bei der Vorrichtung nach Pig. 1 und
die
Piguren
4 und 5 weitere Ausführungsformen der Erfindung.
In Pig ο 1 ist schematisoh eine Last 10 dargestellt, die
aus einer Wechselstromquelle 11, und zwar typisch aus einem
Netzanschluß, versorgt wirdo Die der Last zugeführte Energie
wird mittels eines -Tyristors oder eines anderen gesteuerten Sohaltersystems 12 gesteuert. Beim besonderen dargestellten
Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Energiequelie
ein Netzansohluß mit einer Frequenz von 50 Hz ist. Eine
Impulsreihe mit einer Pr.eq.uenz von 100 ·Ηζ wird aus diesem
Netzanschluß mittels eines Vollwellengleichrichters 13
und eines Impulsformer H erhalten, die die Impulsreihe
an eine Leitung 15 abgeben. Dieser zur Leitung 15 münde-nde
Ausgang und der Ausgang aus der letzten Stufe eines fUnfbit Schieberegisters 16 sind gemeinsam an ein Undl'or
17 angeschlossen, dessen Ausgangssignal den gesteuerten
Schaltkreis 12 steuert. Die Signale im Schieberegister
werden durch Schieb©impulsθ auf einer Eingangsleitung 1B
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-sAWjmOGAä
8AD ORIGINAL
in ihrer Position veränderte Diese SchielDeiinpulse werden
durch einen Schiebeimpulsgenerator 46 erzeugt, der später beschrieben wird. Das Schieberegister 16 besitzt
einen Rückkopplungskreis, sodaß die Zahl im Schieberegister durch das Register auf das Einleiten der Schiebe
impulse rückübertragen werden kann., Dieser Rückkopplungskreis wird später zusammen mit den Mitteln zum Eingeben
neuer Daten in das Schieberegister beschrieben.
Die auf der Leitung 18 dem Schiebeeingang des Schieberegisters 16 zugeführte Schiebeimpulsreihe ist so angeordnet,
daß jedes Bit der Zahl im Register an der Ausgangsstufe des Registers zur Ausübung eines Toreffektes
auf das 100 Hz—Signal auf Leitung 15 mit einer Frequenz erscheint, die dem binären Wert dieser Zahl proportional
ist.
Bei einem 5-Bit-Schieberegister wird die Steuerung des Ausgangs sehr Torteilhaft dadurch bewirkt, daß die geeignete
Impulszahl in jeder G-ruppe von 32 Impulsen
auf der Leitung 15 eingeblendet wirdo Eine Form einer
Schiebeimpulsreihe, die benutzt werden kann, würde darin
bestehen, das am. meisten kennzeichnende Bit? das die
halbe Leistung repräsentiert, zu veranlassen, während sechzehn aufeinanderfolgender Hundert-Hertz-Impulse
an der Schieberegister-Ausgangsstufe zu sein, während das nächste Bit veranlaßt wird, während der nächsten acht
Hundert-Hertz—Impulse dort zu sein
Solche Impulsreihen werden jedoch selbst bei der periodischen
Wiederholung einer festen Zahl ein ziemlich unebenes Ausgangsniveau ergeben. Dieses unebene Ausgangsniveau kann
in Abhängigkeit von der Zeitkonstante der Last unwichtig sein. Es ist jedoch vorzuziehen, eine Impulsreihe zu
benutzen, die ein möglichst glattes Ausgangsniveau liefert»
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< ^
ORIGINAL
Dies ist eine Impulsreihe, bei der das am meisten kennzeichnende
Bit, an der Schieberegister—Ausgangsstufe bei
jedem zweiten 100-Hertz-Impuls auftritt, das nächste Bit
bei jedem vierten Impuls und das nächste Bit bei jedem achtem Impuls usw.
Die erforderlichen Impulsreihen für ein 5—Bit-Schieberegister
sind in Fig„ 2 gezeigt. In dieser Figur sind die Bits im Schieberegister durch die Zahlen 0, 1, 2, 3 und 4 gekennzeichnet,
wobei 0 das am meisten kennzeichnende Bit und 4 das am wenigsten kennzeichnende Bit bedeutet. Die
Zahlen längs der oberen Linie, in I\ig, 2 mit a bezeichnet,
zeigen an, welches der Bits im Schieberegister bei jedem 100-Hertz-Impuls an der Ausgangsstufe liegt. Die mit b
bezeichnete mittlere Linie zeigt die 100-Hertz-Impulse.
Die untere mit c bezeichnete Linie in Fig. 2 zeigt die Anzahl der Schiebeimpulse, die erforderlich ist, um den
notwendigen Wechsel in der Lage des Schieberegisters zu bewirken. Dies ist eine Zahl zwischen 1 und 4. Im Idealfall
sollte der 32. Impuls immer durch eirß 0 eingeblendet werden, um das Fehlen der sechsten und der folgenden Stellen in der
Zahl zu berücksichtigen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß dem Und-Tor 17 ein weiterer Eingang
hinzugefügt wird, um jeden 32. 100-Hertz-Impuls auf der Leitung 15 zu verhindern. In der Praxis ist dies unnötig,
weil, falls man einem beliebigen Bit zu erscheinen erlaubt, dieser einen maximalen Fehler von nur + 1 Teilen von 32
hervorrufen würde, was dem unvermeidbaren Digitierfehler bei Benutzung einer 5-Bit-Darstellung entspricht.
Der in Fig. 1 gezeigte besondere Sehiebeimpulsreihengenerator
erzeugt die in ^1Ig. 2 gezeigten Impulse. In 2?ig. 1 werden
die 100-Hertz-Impulse auf einer Leitung 32 durch eine durch 2 teilende Einheit 33 geführt und dann über eine leitung
einer fünfstufigen binären Teilvorrichtung 19 zugeführt.
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Die Anwendung dieser durch 2 teilenden Einheit 33 wird später erläutert. Sie ist erforderlich für eine Steuerung
der ganzen Periode, Falls die Steuerung die halben Perioden der der Last zugeführten Energie betrifft, entfällt die
Stufe 33ο Bei der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit
halber angenommen, daß die Stufe 33 entfällt und daß die 100—Hertz—Impulse auf der Leitung 34 erscheinenf Die
binäre Teilvorriehtung 19 umfaßt fünf Stufen, die nicht zusammenfallende Ausgangsimpulse bei Paktoren der Eingangsfrequenz auf je einer der Leitungen 20 bis 24 ergeben. Eine
solche binäre Teilvorrichtung ist beispielsweise in der britischen Patentschrift Nr. 1 135 269 beschrieben. Die
letzte Stufe liefert außerdem einen zweiten Ausgangsimpuls auf der Leitung 49» der zu einem von dem auf der Leitung
verschiedenen Zeitpunkt auftritt„ Diese Ausgangsimpulse an
den verschiedenen Stufen bilden einen Satz nicht zusammenfallender Signale mit einer Dauer von 1/100 Sekunde, sodaß
jeder von einem Eingangsimpuls auf der leitung 34 bis zum
nächsten dauert. Die zeitliche Anordnung der verschiedenen Ausgangsimpulse auf den Leitungen 20 bis 24 und 49 ist in
Pig. 3 dargestellt. Um die Schiebeimpulse zu liefern, ist eine Inipulsquelle 31 mit geeigneter Frequenz vorgesehen, die
wenigstens η mal höher ist als die 100-Hertz, wobei η die
Anzahl der im Schieberegister benutzten Bits ist. Der Ausgang des Schiebeimpulsgenerators 31 wird einem Und-Tor 42 zugeführt
und dann der bereits erwähnten Leitung 18, Von der Leitung werden die Impulse nicht nur dem Schiebeeingang des Schieberegisters
16 zugeführt, sondern außerdem einem Zähler 25 mit dem Modul 5. Dieser Zähler besitzt Ausgänge nach Leitungen
26 bis 30p die aufeinanderfolgende Zählungen darstellen. Die
Signale auf den leitungen 20 und 26 werden einem Und-Tor
zugeführt. Die Signale auf den Leitungen 21 und 27 gelangen' zu einem Und-Tor 36. Die Signale auf den. Leitungen 22 und
werden «Lnem Und-Tor 37 zugeführt, die Signale auf den Leitungen
23 und 29 einem Und-Tor 38 und die Signale auf den leitungen
24 und 30 einem Und-Tor 39. Die Ausgänge aus den fünf Und-Toren
35 bis 39 werden einem Oder-Tor 40 zugeführt· Diesem
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Oder-Tor wird außerdem der -kusgangsimpuls auf der Leitung ;
49 zugeführt. Der Ausgangsimpuls aus dem Oder-Tor 40 wird durch einen Wechselrichter 41 umgekehrt und dann
dem erwähnten Und-Tor 42 zugeführt.
Die Wirkungsweise des Schiebeimpulsgenerators ist wie folgte Es wird angenommen, daß die binäre Teilvorrichtung 19
in einem Zustand ist, in dem der Ausgang 20 den Wert 1 besitzt» Da keiner seiner anderen Ausgänge zu diesem Zeitpunkt
den Viert 1 aufweist, kann nur das Und—Tor 35 tatsächlich
einen Ausgang 1 liefern und das nur dann, wenn der Zähler 25 sich in einem Zustand befindet, in dem der Ausgang
26 den Wert 1 aufweist, Palis der Zähler sich in einem anderen Zustand befindet, gibt keines der Und-Tore 35 bis 39
einen Ausgang 1, sodaß das Oder—Tor 40 einen Ausgang 0 aufweist
und der Wechselrichter 41 einen Ausgang 1« Das Und-Tor 42 ermöglicht demnach Impulse aus dem Hocnfrequenzimpulsgenerator
31 zum Schiebeimpulsausgang 18 und zum Impulseingang des Zählers» Der Zähler läuft um, bis er den Zustand
erreicht, bei dem ein Ausgangsimpuls auf der Leitung 26 vorhanden
ist, worauf das Und-Tor 35 einen Ausgang 1 abgibt, das Oder-Tor 40 ebenfalls einen Ausgang 1, der Wechselrichter
41 einen Ausgang 0, während weitere Impulse aus dem Impulsgenerator
31 verhindert sind.
Nach dem nächsten 100-Hertz-Impuls auf der Leitung 34
wechselt die binäre Teilvorrichtung zu einem anderen Zustand
(z.B. 21) und der Ausgang des Und-Tores 35 wechselt nach 0»
Wie zuvor, ermöglicht das Und-Tor 42 Impulse aus dem Impulsgenerator 31, und zwar diesmal bis der Zähler den
Zustand erreicht, bei dem ein Ausgangsimpuls auf der Leitung 27 vorhanden ist (nach nur einem Schiebeimpuls), wenn weitere
Impulse durch den Ausgang 1 des Und-Tores 36 verhindert sind.
Der näohste 100-Hertz-Impuls (34) bringt die binäre Teilvorriohtung
zurück zum Zustand, bei dem ein Ausgangsimpuls bei 20 auftritt, worauf in gleicher Weise Ausgangsimpuls β
009838/2075 - 11
.. BAD
(in diesem Falle vier) ermöglicht werden, die ausreichend
sind, um den Zähler in den Zustand zurückzuführen, in dem ein Aus gangs impuls "bei 26 auftritt.
Auf diese Weise wird erreicht, daß der Zustand des Zählers 25 den Anforderungen der binären Teilvorrichtung 19 folgt
und der erzeugte Schiebeimpulsausgang 18 ist derart, wie er zur Veranlassung dieser Wirkung erforderlich ist.
Wenn ein Ausgangs impuls auf der Leitung 49 der "binären
Teilvorrichtung erscheint, werden beim 32. Eingangsimpuls
Schiebeimpulse durch die Verbindung mit dem Oder-Tor 40
vollständig verhindert, sodaß der Zähler in seinem vorhergehenden Zustand bleibt, in dem ein Ausgangsimpuls auf der
Leitung 26 auftritt„
Der Schiebeimpulsausgang auf der Leitung 18, der aus dem Schiebeimpulsgenerator 46 erhalten wird, wird benutzt, um
die Daten im Schieberegister 16 im Steuersystem weiterzurücken. Dies hält das Schieberegister im Schritt mit dem
Zähler 25 und damit mit der binären Teilvorrichtung 16. Solange das Datenschieberegister 16 in angemessener Weise
gefüllt ist, dch. mit dem am meisten kennzeichnenden Bit
an der Ausgangsstufe, wenn die binäre Teilvorrichtung 19 und
der Zähler 25 siqh jeweils in einem Zustand befinden, in dem Ausgangsimpulse/20 bzw. 26 abgegeben werden, dann wird jedes
Bit im Schieberegister aufeinanderfolgend am Ausgang des Schieberegisters während eines Zeitabschnittes erscheinen,
welcher seinem Kennwert proportional ist0
Bs ist zu bemerken, daß - falls die Energiezufuhr zu einer
Anzahl getrennter Lasten gesteuert werden soll«? der Schiebeimpulsgenerator
für eine Anzahl getrennter Schieberegister gemeinsam vorhanden sein kann, welche Schieberegister getrennte,
jeweilige Steuerung jeder einzelnen Last betreffende
- 12
009838/207S
Informationen enthalten. Auf diese Weise sind die Steuer-·
kreise für jede einzelne Last relativ einfach«
Das Schieberegister 16 könnte durch Parallelübertragung gefüllt werden, ein Reiheneingang erlaubt jedoch die Anwendung
einer billigeren Komponente und verringert die Zahl der Verbindungen. Fig. 1 zeigt außerdem eine Schaltung
eines Kreises, um durch Serieneingang Informationen in das Schieberegister 16 einzubringen. Die in Reihenform auf einer
Leitung '43 vorhandenen Eingangsdaten werden über ein Und—Tor 44 und ein Oder-Tor 50 in das Schieberegister 16 eingebracht.
Dies geschieht während einer Zeitperiode, die durch einen "Fülle dieses Register"-Eingangsimpuls auf einer Leitung
bestimmt wird, der dem Und-Tor 44 und ebenso dem Wechselrichter 47 zugeführt wird. Der Ausgang aus dem Wechselrichter 47
wird einem Und-Tor 48 zugeführt. Der zweite Eingang dieses Und-Tores 4& kommt vom Ausgang des Schieberegisters 16.
Der Ausgang des Und-Tores 48 bildet einen »reiten Eingang des Oder-Tores 50. Das "Fülle dieses Register"-Signal auf
der Leitung 45 kann vorteilhafterweise so angeordnet werden,
daß es zu einem Zeitpunkt erscheint, an dem sich das am
meisten kennzeichnende Bit am Ausgang des Schieberegisters befindet. Die Daten werden dann durch einen besonderen Stoß
von fünf Impulsen, die mit der Impulsreihe auf der Leitung 18 zur Bildung der Schiebeimpulse 46 vermischt werden, in das
Schieberegister übertragen.
Die Wellenform auf den leitungen 43# 46 und 15 kann einer
großen Zahl von Ausgangskreisen gemeinsam sein0 Nur der
"Fülle dieses Register"-Eingangsimpuls auf der Leitung 45
ist einzeln vorhanden und wählt diesen besonderen Ausgangs— kreis zum Eingeben neuer Daten aus. Normalerweise, wenn das
"Fülle dieses Register"-Signal nicht vorhanden ist, gibt der Wechselrichter 47 einen Ausgang 1 und die Zahl im Schieberegister
16 läuft durch das Und-Tor 48.
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Um die vorstehend erwähnten idealen Anforderungen zu
schaffen, wonach jeder 32. itOO-Hertz-Impuls entfallen soll,
kann die 100-Hertz-Impulsreihe auf der Leitung 15 durch
den Ausgang 49 der binären Teilvorrichtung vor der Verteilung
verhindert werden.
In der Praxis ist es notwendig, daß das Verschieben des Schieberegisters 16 nicht während der Gegenwart eines
Impulses auf der 100-Hertz-Ausgangsimpulsleitung 15 stattfindet
und daß die Veränderungen in der binären Teilvorrichtungen 19 synchron zum Hochfrequenzimpulsgenerator 31
auftreten. Es ist deshalb von Vorteil, als 100-Hertz-Eingang 32 zur binären Teilvorrichtung I9 einen Impuls zu verwenden,
der der hinteren Flanke des Hochfrequenzimpulses aus dem Hochfrequenzimpulsgenerator 31 folgt, der als nächster der
hinteren Flanke des 100-Hertz-Impulses auf der Leitung I5
folgt. Bei Verwendung von Flip-Flop-s, die an der hinteren
Flanke eines Uhrimpulses schalten, ist die Reihenfolge dann:
1. Der 100-Hertz-Impuls auf der Leitung I5 wird dem gesteuerten
Schalter 12 zugeführt oder nicht, je nach dem Bit in der
Ausgangsstufe des Schieberegisters 16,
2. Di^ binäre Teilvorrichtung 19 wird umgestellt, um das
als nächstes erforderliche Bit zu definieren.
3. Die Schiebeimpulse auf der Leitung 18 treten in ausreichendem Maße auf, um den Zähler I5 und das Schieberegister 16
umzustellen, um neue Stellungen einzunehmen, die für den nächsten 100-Hertz-Impuls vorbereitet sind.
Der 100-Hertz-Impuls auf der Leitung I5 wird dem Tyristor
zugeführt, um den Umlauf dieses Mal in Übereinstimmung
mit dem nun in der Ausgangsstufe des Schieberegisters 16 vorhandenen geeigneten Bits fortzusetzen. Falls neue Daten
einzugeben sind, wird dies unmittelbar nach dem Schritt 3 vorgenommen und bevor der nächste 100-Hertz-Impuls dem
gesteueiten Gleichrichter 12 zugeführt wird. Dies geschieht
nur, wenn die neue Position entsprechend ist. Da das am
meisten kennzeichnende Bit in der Auegangsstufe jeder zweite '
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Impuls ist, stellt es keine ernsthafte Beschränkung dar, auf dieses zu warten, damit das Auffüllen auf normale Weise
mit dem am meisten kennzeichnenden Bit zuerst erfolgen kann. Ein solches Warten dauert nur 1/25 einer Sekunde.
Die durch 2 teilende Teilvorrichtung 33 der Impulsfrequenz
im Eingang zur binären heilvorrichtung 19 ist vorgesehen,
damit der Eingang auf die Leitung 34- eine 50 Hertz-Impulsfolge
ist. Das hat das Egebnis, daß die binäre SLlvorrichtung 19 und damit der Zähler 25 und das Datenschieberegister 16
nur nach jedem zweiten 100-Hertz-Impuls auf der Leitung I5
umgewechselt werden, wodurch eine Steuerung des gesteuerten Schalters 12 während der ganzen Periode gegeben ist.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, um zu zeigen, wie die im Schieberegister
gespeicherte Zahl überprüft werden kann. Diese Möglichkeit kann beispielsweise in einem automatischen
Steuersystem erwünscht sein, bei dem die digitalen Daten an eine zentrale Station übertragen werden, und zu automatischen
Steuerzwecken und außerdem zur Überwachung benutzt werden. In Fig. 4· werden zur Kennzeichnung übereinstimmender
Elemente die gleichen Bezugszeichen benutzt, wie in Fig. 1.
Das "Fülle-dieses-Register"-Signal wurde in zwei Teile aufgespalten,
und zwar in ein "Dieses-Register "-Signal und ein "Fülle "-Signal, was sich in einem Vielspeichersystem als
vorteilhaft erweist. Diese beiden Teile werden einem Und-Tor
60 zugeführt, dessen Ausgang die Leitung 4-5 speist. Das "Dieses-Register"-Signal auf einer Eingangsleitung 61
wird-auch einem Ühd-Tor 62 zugeführt, -um den Ausgang aus
dem Schieberegister 16 über eine Torwirkung einer Monitor-Ausgangsleitung 63 zuzuführen. Auf diese Weise kann durch
Auswahl des "Dieses-Register"-Eingangsimpulses 61 der ausgewählte Ausgangsimpuls überwacht werden. Ih einem Viel-
- 15 QO9838/20 75
speichersystem kann das "Fülle "-Signal auf der Leitung 64- wie auch die Monitor-Ausgangsleitung 63 allen Speichern
gemeinsam sein.
Das Schieberegister 16 kann so angeordnet sein, daß es
eine Mehrzahl verschiedener digitaler Zahlen speichert, z.B. acht 5-Bit-Zahlen. In diesem Fall werden acht getrennte
Flip-Flops, die acht Stufen am Ende des Registers bilden, benutzt, um Ausgänge zu bilden, die eine Stelle
jeder der acht Zahlen darstellen. Die Zahlen wurden angeglichen, sodaß diese acht Flip-Flops-Ziffern mit gleichem
Kennwert aufweisen. Die Schiebeimpulse müßten nun in Stoßen von acht Impulsen oder mehrfachen von acht auftreten,
sodaß die geeigneten Ziffern mit verschiedenem Kennwert je nach Erfordernis in diese End-Flip-Flops eingegeben
werden. Jedes dieser Flip -Flops kann dann einen Toreffekt auf eine Impulsreihe ausüben, um eine individuelle Ausgangsimpulsreihe
mit einer mittleren Folgefrequenz proportional zu ihrer eigenen besonderen Zahl zu ergeben und
zwar in einer Weise, die der unter Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen ähnlich ist. Die in Stoßen zu acht
Impulsen auftretenden Impulse können durch Steigef5ng/al&lenz
Impulsgenerators 31 und durch Einschalten eines durch 8
dividierenden Kreises in den Eingang des Zählers 25 erhalten werden. 'Der Zustand dieses durch 8 dividierenden
Zählers kann außerdem benutzt werden, um das Füllen und die Überwachung des Speichers zu synchronisieren.
Die Figur 5 zeigt den Gebrauch eines synchronen Schieberegisters,
wie z.B. einer Verzögerungsleitung. In Fig. ist dieses Schieberegister bei 73 gezeigt und es wird
angenommen, daß es bei diesem Beispiel sechzehn Bits enthält. Der Eingang und die Bückkopplung ist ähnlich der
in Fig. 1 und es werden die gleichen Bezugszeichen benutzt.
- 16
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Bei dieser Anordnung bestehen die Verschiebeimpulse
aus einer regelmäßigen Folge, falls die Einheit 70 ein
Schieberegister ist, das Eingangsschiebeimpulse erfordert. Diese werden von einer Uhr 7I abgeleitet. Falls die Einheit
70 eine Verzögerungsleitung ist, entspricht die Uhrperiode
der Zeitperiode für jeden wirksamen Schritt der Verzögerungsleitung (wobei die Verzögerung nicht stufenweise erfolgen
muß), d.h. für ein Sechzehntel der gesamten Verzögerungsperiode. Der Ausgang aus dem Ende des Schieberegisters wird einem
ersten Flip-Flop 72 zugeführt, der dadurch gefüllt wird, wenn ein geeignetes neues Bit an das Ende des Schieberegisters
gelangt, welcher Zeitpunkt innerhalb des Umlaufes der sechzehn-Bit-Periode veränderlich ist. Ein
zweiter Flip-Flop 73 wird immer vom ersten Flip-Flop am Ende einer vollständigen Periode gefüllt und wird damit
in gleichen Intervallen gefüllt. Es ergibt sich somit ein sjQchroner Ausgang, wobei die Periode durch die gesamte
Verzögerungsperiode des Verschieberegisters bestimmt wird. Um den notwendigen Tor-Effekt auszuüben, werden die Uhr-Impulse
von der Uhr 7I einer durch 16 dividierenden Einheit 74- zugeführt und der Ausgang dieser Einheit wird einem
Uhd-Tor 75 zugeführt sowie außerdem einer Ausgangsleitung
76 als Synchronisierungsimpuls zum Füllen oder Überwachen. Das Und-Tor 75 besitzt einen zweiten Eingang von der Uhr 7"1
her und liefert einen Ausgang, der zum Steuern des Füllens des Flip-Flops 73 benutzt wird und außerdem einer binären
Teilvorrichtung 77 zugeführt wird. Diese binäre Teilvorrichtung 77 entspricht der Teilvorrichtung I9 in Figur 1,
während die durch 16 dividjacende Einheit 74 dem Zähler
25 in Figur 1 entspricht. Eine Toreinheit 78, die Und-
und Oder-Tore (ähnlich den Toren 35 bis 40 in Fig. 1)
umfaßt, vergleicht die Ausgänge der durch 16 dividierenden Einheit 74- und der Teilvorrichtung 77» um "einen Eingang
für ein Und-Tor 79 zu liefern, das einen Uhr-Impuls als zweiten Eingang erhält, um den geeigneten Zeitpunkt der
- 17 0nflft3fl/?n7S
Uhr in Jeder 16-Bit-Periode auszuwählen, zu welchem
der Flip-Flop 72 zu füllen ist.
Zur Steuerung der Energie einer Wechselstnomquelle
muß die durch 16 dividierende Einheit 74· gegenüber
der Wechselstromquelle phasenstarr sein. Es ist dann möglich, den zweiten Flip-Flop 73 durch ein Und-Tor
zu ersetzen, wenn die Anordnung so getroffen ist, daß der Uhr-Impuls in geeigneter Weise in Phase gebracht
ist, um den Tyristor zu zünden.
Für einen Mehrfachspeicher kann eine Verzögerungsleitung benutzt werden, die geeignet ist, viele digitale Zahlen ,
zu speichern. Beispielsweise kann eine Glasverzögerungsleitung
von 256 Mikrosekunden benutzt werden, um 4096 Bits zu speichern, das sind 256 Zahlen von je 16 Bits.
Die Uhr-Impulse können einem durch 16 dividierenden Zähler (entsprechende Einheit 74) mit einer zugeordneten
binären Teilvorrichtung (entsprechend der Heilvorrichtung 77) und einem Satz aus Und- und Oder-Toren (entsprechende
Einheit 78) zugeführt werden, um eine Anzeige zu liefern, wenn ein Bit mit dem gewünschten Kennwert am Ausgang der
Verzögerungsleitung ist, und ein weiterer durch 256 dividierender Zähler, der vom Ausgang des durch 16 dividierenden
Zählers gespeist wird, kann benutzt werden, um anzuzeigen, zu welcher der 256 Zahlen das Bit gehört. Diese Elemente
können zusammen benutzt werden, um durch einen Tor-Effekt das jeweils geeignete Bit aus jeder Zahl in den geeigneten
Flip-Flop eines Satzes aus 256 Ausgangs-Flip-Flop-Paaren (entsprechend 72, 73) einzubringen«
In einigen Fällen kann es vorzuziehen sein, die digitale Steuerzahl als binar codierte Dezimalzahl zu speichern.
- 18 .
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In diesem Fall würde die binäre Teilvorrichtung 19
in Fig. 1 durch eine oder mehrere Dekaden eines binär codierten Dezimalteilers ersetzt werden, sodaß jedes
Bit im Schieberegister in die Ausgangsstufe gebracht wird, wobei die geeignete Zahl der Takte dem Kennwert
jenes Bits entspricht.
Die beschriebenen Systeme liefern Ausgangsimpulse, die Zahlen darstellen, die in einem Schieberegister oder
einer Verzögerungsleitung eingegeben sind. Solche Vorrichtungen können in nützlicher Weise Teil eines Steuersystems
sein, in dem das gegenwärtige Ausgangs signal überwacht, verändert (durch Bezug auf andere Kriterien)
und im Ausgangsspeicher wieder aufgezeichnet werden kann,
und zwar in häufigen Intervallen, um ein sich virtuell glatt veränderndes Ausgangssignal zu liefern.
Indem es bei der "binären Teilvorrichtung" weniger Stufen
gibt als im Register (und im Zähler 25) Bits/Anschlüsse vorhanden sind, können in jedem System andere Zahlen im
gleichen Register oder in den gleichen Registern gespeichert werden, die den"Ausgangs"-Zahlen angeglichen sind, ohne
mit dem Ausgang in irgendeiner Weise in Kollision zu gelangen, jedoch zur Überwachung zugänglich sind. Dies könnte
sich insbesondere nützlich erweisen, bei einem Steuergerät mit vielen Anschlüssen, wenn irgendwelche Veränderliche,
welche individuell zu jeder Schleife in Beziehung stehen,
bequem gespeichert werden können, um bei Bedarf für die "HauptSteuerelektronik" verfügbar zu sein.
Patentansprüche :
ORlSfNAL INSPECTED
009838/207S
Claims (1)
- Patentansprüche :1. Vorrichtung zur Lieferung einer Serie von Ausgangsimpulsen mit einer mittleren irequenz in Übereinstimmung mit einem digitalen Eingang, gekennzeichnet durch einen
Impulsgenerator, der eine Serie von Impulsen mit einer
mindestens so großen irequenz wie der erforderlichen
maximalen Ausgangsfrequenz liefert, durch ein rückführendes Speichermittel, das eine digitale Zahl in Serienform
speichert, die den digitalen Eingang darstellt, und durch ein Tor, das die Weitergabe der von diesem Impulsgenerator kommenden Impulse an einen Ausgang steuert, wobei dasTor durch jede Ziffer an einem Ausgang aus dem Speichermittel während Perioden gesteuert wird, die in einem
gegebenen Zeitintervall mit dem Wert dieser Ziffer übereinstimmen.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückführende Speichermittel eine Verzögerungsleitung ist, daß die Periode der Verzögerungsleitung im Vergleich mit der Impulsperiode des Impulsgenerators kurz ist, und daß dieses Tor so angeordnet ist, daß ein dem Ziffernwert einer ausgewählten Ziffer in jeder Periode entsprechender ■Impuls passieren oder nicht passieren kann, wobei jede Ziffer während dieses gegebenen Zeitintervalls so'pft ausgewählt wird, wie es dem Wert dieser Ziffer entspricht.5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückführende Speichermittel ein Schieberegister
ist und daß das Tor entsprechend der Ziffer in einer ausgewählten Stufe des Schieberegisters gesteuert wird, und daß die Schiebeimpulse auf das Schieberegister übertragen werden, soidaß die verschiedenen Ziffern zur Steuerung
des Tores in die gewählte Stufe während dieses gegebenen. - 20Zeitintervalle so oft eingegeben werden, daß die Zahl dieser Eingaben dem Wert jeder Ziffer proportional ist.4-, Vorrichtung zur Lieferung einer Serie von Ausgangsimpulsen mit einer mittleren frequenz in Übereinstimmung mit einem digitalen Eingang/ gekennzeichnet*<iaß sie :miti einem Impulsgenerator, der eine Serie von Impulsen mit einer mindestens so großen Irequenz wie der erforderlichen maximalen Ausgangsfrequenz liefert, mit einem Tor zur Steuerung der Weitergabe von Impulsen vom Impulsgenerator an einen Ausgang^mit einem Schieberegister, in das dieser digitale Eingang eingegeben wird, wobei eine Stufe des Schieberegisters so angeordnet ist, daß sie das Tor entsprechend der binären Ziffer in dieser Stufe steuert und mit Mitteln, um Schiebeimpulse auf das Schieberegister zu übertragen, derart, daß die verschiedenen Ziffern des digitalen Eingangs in diese eine Stufe eingegeben werden, um das Tor während einer Anzahl von Perioden zu steuern, die in einem gegebenen Zeitintervall dem Wert der geweiligen Ziffer entsprechen,versehen ist.5>. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4·, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator Impulse mit einer !Frequenz erzeugt, die gleich der maximalen erforderlichen Ausgangsfrequenz ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebeimpulse so angeordnet sind, daß das Verschieben der Zahl im Schieberegister nach Jedem Impuls aus dem Impulsgenerator bewirkt wird, sojlaß dieses Tor entsprechend dem geeigneten Ziffernwert einer Ziffer, einen Impuls passieren oder nicht passieren läßt.- 21009838/20757- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die am meisten kennzeichnende Ziffer so angeordnet ist, daß sie jeden zweiten Impuls aus dem Impulsgenerator steuert (z.B. den ersten, dritten, fünften usw.), ■· . die nächstfolgende am meisten kennzeichnende Ziffer so angeordnet ist, daß sie jeden zweiten der verbleibenden Impulse (z.B. den zweiten, sechsten usw.) steuert, dann die nächstfolgende, am meisten kennzeichnende Ziffer so angeordnet ist, daß sie jeden zweiten der verbleibenden Impulse (z.B. den vierten, zwölften usw.) steuert,usw.8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet", daß zum Bewirken der notwendigen Verschiebung der Zahl im Schieberegister eine Hochfrequenzquelle vorgesehen ist, die Schiebeimpulse mit einer höheren Frequenz erzeugt, als der Impulsgenerator und die so angeordnet ist, daß die gesamte erforderliche Verschiebung zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen aus dem Impulsgenerator bewirkt wird, wobei eine binäre Teilvorrichtung in binären Stufen nicht zusammenfallende Ausgangsimpulse von Faktoren der Frequenz des Hauptimpulsgenerators liefert, und wobei ein Zähler aufeinanderfolgende, dem Schieberegister zugeführte Impulse zählt und wobei schließlich Mittel vorhanden sind, die den Ausgang aus dem Zähler mit dem Ausgang aus dieser binären Teilvorrichtung vergleichen, um durch einen Tor-Effekt Impulse dieser Hochfrequenzimpulsquelle auszuwählen, um nach jedem Impuls des Hauptimpulsgenerators eine geeignete Zahl von Schiebeimpulsen zu liefern.9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister η-Stufen aufweist und daß die Hochfrequenzimpulsquelle eine frequenz aufweist, die wenigstens η mal so groß ist als die Frequenz dieses Impulsgenerators·- 220098 3 8/2075193R26610. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der von einer Wechselstromquelle einer Last zugeführten Energie diese Bapulsreihen so angeordnet sind, daß sie einen gesteuerten Schalter im Versorgungskr.eis dieser Last betätigen können.1Ί Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator durch die Wechselstromquelle gesteuert wird, um Impulse mit einer itequenz zu liefern, die dem Zweifachen der itequenz ,der Wechselstromquelle entspricht, und wobei der gesteuerte Schalter so angeordnet ist, daß er während einer halben Periode der Wechselstromversorgung jeweils durch einen dieser Impulse getriggert ist.12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator durch die Wechselstromquelle gesteuert wird, um Impulse mit einer Ereqüenz zu liefern, die gleich der der Wechselstromquelle sind, wobei der gesteuerte Schalter so angeordnet ist, daß er während einer Periode der Wechselstromquelle jeweils leitend wird, wenn er durch einen diesen impulse getriggert wird.00 9838/207 5
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