Binärer Zähler aus pneumatischen logischen Gliedern Gegenstand der Erfindung ist ein binärer Zähler, be stehend aus pneumatischen logischen Gliedern, der zum Beispiel als Baueinheit von pneumatischen Mess- und Steuereinrichtungen dient, welche in der pneumatischen Digitaltechnik benützt werden.
Die bisher bekannten und in der Digitaltechnik ver wendeten elektronischen binären Zähler sind auf Aus seneinflüsse, wie Erschütterungen, Temperaturänderun gen, Einfluss eines agressiven Milieus, elektromagneti sche Felder usw. sehr empfindlich und ihre Herstellung ist technologisch anspruchsvoll. Deshalb wurden binäre pneumatische Zähler entwickelt. Die bisher benützten bi nären Zähler aus pneumatischen logischen Schiebeglie der sind sehr anspruchsvoll, was die Herstellung und auch die Montage betrifft und kennzeichnen sich durch einen grossen Verbrauch an Speisemedium.
Die einzel nen Glieder der binären Zähler bestehen aus einer grösse- ren Anzahl von Grundbauelementen; solche Zähler sind infolgedessen sehr kompliziert und vermögen nur Ein gangssignale niederer Frequenzen zu verarbeiten. Die Zäh ler aus pneumatischen logischen Strömungsgliedern stel len grosse Anforderungen vor allem an die Technologie der Herstellung, kennzeichnen sich durch einen grossen Verbrauch an Speisemedium und sind in Anbetracht der kleinen Verstärkung der Strömungsglieder nur bei ein facheren Einrichtungen für spezielle Zwecke geeignet, z. B. in der Raketentechnik.
Die angeführten Nachteile beseitigt der erfindungs gemässe binäre Zähler aus pneumatischen logischen Glie dern, bestehend aus einer Kette von Gliedern, von wel chen jedes zwei Niveaueingänge, einen Nullungseingang, einen Hilfs-Nullungseingang, einen Impulseingang und zwei antivalente Ausgänge besitzt, welcher Zähler da durch gekennzeichnet ist, dass die Niveaueingänge eines jeden Gliedes an die antivalenten Ausgänge desselben Gliedes angeschlossen sind, die Impulseingänge des zwei ten und der weiteren Glieder immer an den einen der Ausgänge des vorhergehenden Gliedes angeschlossen sind,
dass der Impulseingang des ersten Gliedes an die Quelle der zu zählenden pneumatischen Impulse ange schlossen ist, dass die übrigen Ausgänge der einzelnen Glieder die Ausgänge des binären Zählers bilden und die Nullungseingänge aller Glieder vermittels einer ge meinsamen Leitung an eine Quelle von Nullungsimpulsen angeschlossen sind.
Bei geeigneter weiterer Ausbildung des erfindungs- gemässen binären Zählers ist dieser gegen Erschütterun gen, Einflüsse eines agressiven Milieus, Temperaturen, elektromagnetische Felder, alle Strahlungsarten usw. wi derstandsfähig. Er kann aus einzelnen Gliedern zusam mengestellt werden, welche bloss drei Grundelemente be sitzen und keinen dauernden Luftverbrauch im Ruhe zustand haben, seine Schaltung kann sehr einfach sein, es ist möglich, dieselbe auf eine beliebige Anzahl Stellen zu erweitern, der Zähler braucht die Speisequelle nicht zu belasten und kann fähig sein, Eingangssignale einer verhältnismässig hohen Frequenz zu verarbeiten. Die Herstellung dieser Glieder ist nicht anspruchsvoll.
Die Verwendung dieses Zählers ist eine universale.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen bi nären Zählers aus pneumatischen logischen Gliedern ist in der Zeichnung durch sein Schaltschema dargestellt. Der Zähler besteht aus einer Kette von n Gliedern P, die mit den Ordnungszahlen 1, 2<B>...</B> n bezeichnet sind, von denen jedes eine Binärstelle repräsentiert.
Jedes Glied P hat zwei Niveaueingänge H" H2, einen Nullungs- eingang B,, einen Hilfsnullungseingang B" einen Impuls eingang I und zwei antivalente Ausgänge F1, F2. Die Niveaueingänge Hl, H2 eines jeden Gliedes P sind an die antivalenten Ausgänge F1, FZ desselben Gliedes ange schlossen, die Impulseingänge des zweiten und der wei teren Glieder P sind immer an den Ausgang F,
des vor hergehenden Gliedes P angeschlossen, der Impulseingang I des ersten Gliedes P ist an die Quelle der zu zählenden pneumatischen Impulse angeschlossen, als Funktionsaus gänge des Zählers sind die übrigen Ausgänge F, der ein zelnen Glieder P benützt und die Nullungseingänge B, aller Glieder P sind vermittels einer gemeinsamen Lei tung 0 an die Quelle der Nullungsimpulse angeschlossen.
Jedes der Glieder P des binären Zählers arbeitet fol- gendermassen: Wenn zum Beispiel an den Niveauein. gang H, das Drucksignal des Niveaus EINS angeschlos sen ist und an den Eingang H, das Drucksignal des Niveaus NULL, dann wird durch Einführung des Druck impulses des Niveaus EINS an den Eingang I das Glied P so umgekippt, dass sich auf dem Ausgang F1 der Druck des Mediums des Niveaus NULL befindet und auf dem Ausgang F, der Druck des Niveaus EINS.
Dieser Zu stand der Ausgänge dauert auch nach Beendigung des in den Eingang eintretenden Druckimpulses I an und ändert sich nicht, sofern sich nicht im vorhinein die Werte der den Niveaueingängen Hl und H2 zugeführten Signale ändern.
Ändert sich am Eingang Hl das ur sprüngliche Signal EINS auf ein Signal NULL und um gekehrt auf dem Eingang H., wobei auf dem Eingang I sich ein Signal NULL befindet, dann kippt das Glied P nach Einführung des nachfolgenden Druckimpulses in den Eingang I wieder so um, dass die Ausgänge F, und F._ kreuzweise den Zustand der Signale auf den Niveau eingängen H,, H2 übernehmen, das heisst, auf dem Aus gang F, erscheint das Signal des Niveaus EINS und auf dem Ausgang F, das Signal des Niveaus NULL usw.
Bei der gegebenen Schaltung haben also die einzelnen Glie der P des binären Zählers die Funktion von Kippschalt- kreisen mit einem Eingang, den sogenannten Triggern. Mit jedem dem Eingang I zugeführten Impuls kippt das Glied P um, und an seinen beiden Ausgängen F, und F, ändert sich das Signal vom Wert NULL auf den Wert EINS, beziehungsweise aus dem Wert EINS auf den Wert NULL. Sofern dem Eingang I kein Signal des Niveaus EINS zugeführt wird, ist es möglich, mittels eines Impulses EINS im Nullungseingang B, das Glied P in den Zustand umzukippen, bei welchem der Funktions ausgang F", das Signal EINS und der Ausgang F, das Signal NULL besitzt.
Der Zustand der Ausgänge dauert auch nach dem Aufhören des Nullungsimpulses an. Wenn der Nullungsimpuls der gemeinsamen Leitung 0 des binären Zählers zugeführt wird, wobei der Eingang I des ersten Gliedes P das Signal NULL besitzt, so werden also alle Glieder P nach und nach in jenen Zustand um gekippt, bei dem auf den Funktionsausgängen F, das Signal EINS und auf den Ausgängen F, und also auch auf den Eingängen I aller Glieder P das Signal NULL herrscht. Umgekehrt wird beim Zuführen eines Impulses auf den Hilfsnullungseingang B, während ein Signal am Eingang I ausbleibt, das betreffende Glied P in den Zu stand gekippt bei dem am Ausgang F= das Signal NULL und am Ausgang F, das Signal EINS herrscht.
Der Zähler arbeitet ferner folgendermassen: Durch Zuführung des Impulses EINS am Eingang I des ersten Gliedes P des Zählers kippt das Glied 1 in den Zustand F.= = 0, F, = 1 um. Durch das dem Eingang<B>1</B> des Gliedes 2 zugeführte Signal F, = 1 wird augenblick lich auch das Glied 2 in denselben Zustand umgekippt, ähnlich auch das Glied 3 usw. Alle Glieder P des Zäh lers werden praktisch gleichzeitig in den Zustand F, = 1, F2 = 0 umgekippt, und an den Funktionsausgängen F" von denen jeder eine Ordnung oder Stelle der binären Zahl repräsentiert, ist also die Zahl 0 in einem binären Kode ausgedrückt.
Durch Zuführung eines weiteren Im pulses an den Eingang I des Gliedes 1 kippt das Glied 1 in den Zustand F.2 <B>=I,</B> F1 = 0 um. Die übrigen Glieder bleiben unverändert. Auf den Ausgängen des Zählers ist die Zahl 1 in einem binären Kode registriert. Durch einen weiteren eingetretenen Impuls kippt das Glied 1 in den Zustand F2 <B>=O,</B> F1 = 1 um und gleichzeitig wird durch das Signal aus dem Ausgang F1 des ersten Gliedes das Glied 2 in den Zustand F# = 1, F, = 0 umgekippt. Auf den Ausgängen des Zählers ist also die Zahl 2 in einem binären Kode registriert.
Auf ähnliche Weise ver läuft der Zyklus auch bei den weiteren Impulsen am Eingang I des Gliedes 1.
Die binäre Zahl, welche durch die Kombination der Signale 0 und EINS auf den Ausgängen F= des Zählers gegeben ist, entspricht also der Anzahl der gezählten Im pulse, die dem Eingang des Zählers zugeführt wurden.
Der beschriebene binäre Zähler kann als Kodezähler im Kode 8, 4, 2, 1 oder 4, 2, 2, 1 und ähnlich verwendet werden, wenn die Zählkapazität durch zweckentspre chend gewählte Rückkopplungen beschränkt wird.
Binary counter made of pneumatic logic elements The invention relates to a binary counter, consisting of pneumatic logic elements, which is used, for example, as a structural unit of pneumatic measuring and control devices which are used in pneumatic digital technology.
The electronic binary counters known to date and used in digital technology are very sensitive to external influences such as vibrations, temperature changes, the influence of an aggressive environment, electromagnetic fields, etc. and their manufacture is technologically demanding. That is why binary pneumatic counters were developed. The binary counters made up of pneumatic logical sliding elements that have been used so far are very demanding in terms of manufacture and assembly and are characterized by a large consumption of feed medium.
The individual elements of the binary counter consist of a large number of basic components; As a result, such counters are very complicated and can only process input signals of lower frequencies. The counters from pneumatic logical flow members stel len great demands, especially on the technology of production, are characterized by a large consumption of feed medium and, in view of the small reinforcement of the flow members, are only suitable for a specialist facilities for special purposes, eg. B. in rocket technology.
The stated disadvantages are eliminated by the binary counter according to the invention made of pneumatic logical elements, consisting of a chain of elements, each of which has two level inputs, a zero input, an auxiliary zero input, a pulse input and two complementary outputs, which counter is characterized by is that the level inputs of each element are connected to the complementary outputs of the same element, the pulse inputs of the second and the other elements are always connected to one of the outputs of the previous element,
that the pulse input of the first member is connected to the source of the pneumatic pulses to be counted, that the other outputs of the individual members form the outputs of the binary counter and the zeroing inputs of all members are connected to a source of zeroing pulses by means of a common line.
With a suitable further design of the binary counter according to the invention, it is resistant to vibrations, influences from an aggressive environment, temperatures, electromagnetic fields, all types of radiation, etc. It can be put together from individual members, which have only three basic elements and do not have a permanent air consumption at rest, its circuit can be very simple, it is possible to expand it to any number of digits, the meter does not need the power source load and may be able to process input signals of a relatively high frequency. The manufacture of these links is not demanding.
The use of this counter is universal.
An embodiment of the inventive binary counter composed of pneumatic logic elements is shown in the drawing by its circuit diagram. The counter consists of a chain of n members P, which are designated with the ordinal numbers 1, 2 <B> ... </B> n, each of which represents a binary digit.
Each element P has two level inputs H "H2, a zeroing input B" an auxiliary zeroing input B ", a pulse input I and two complementary outputs F1, F2. The level inputs Hl, H2 of each element P are connected to the complementary outputs F1, FZ of the same element, the pulse inputs of the second and the other elements P are always connected to output F,
of the preceding element P connected, the pulse input I of the first element P is connected to the source of the pneumatic pulses to be counted, the remaining outputs F, which uses an individual element P, and the zeroing inputs B, of all elements P, are the function outputs of the counter are connected to the source of the zeroing pulses by means of a common line 0.
Each of the elements P of the binary counter works as follows: If, for example, at the level in. gang H, the pressure signal of the level ONE is connected and to the input H, the pressure signal of the level ZERO, then by introducing the pressure pulse of the level ONE to the input I, the element P is turned over so that the output F1 of the The pressure of the medium is ZERO level and on the output F, the pressure of the ONE level.
This state of the outputs continues even after the pressure pulse I entering the input has ended and does not change unless the values of the signals supplied to the level inputs Hl and H2 change in advance.
If the original signal ONE changes at input HI to a signal ZERO and vice versa at input H., with a signal ZERO on input I, then member P toggles again after the introduction of the subsequent pressure pulse in input I. in order that the outputs F, and F._ crosswise take over the state of the signals on the level inputs H ,, H2, that is, on the output F, the signal of the level ONE appears and on the output F, the signal of the Levels ZERO etc.
In the given circuit, the individual elements of the P of the binary counter have the function of flip-flop circuits with one input, the so-called triggers. With each pulse fed to input I, the element P flips over, and the signal at its two outputs F and F changes from the value ZERO to the value ONE, or from the value ONE to the value ZERO. If no signal of the level ONE is fed to the input I, it is possible, by means of a pulse ONE in the zeroing input B, to tip the element P into the state in which the function output F ", the signal ONE and the output F, the signal Owns zero.
The state of the outputs continues even after the zeroing pulse has stopped. If the zeroing pulse is fed to the common line 0 of the binary counter, the input I of the first element P having the signal ZERO, so all elements P are gradually switched to the state in which the function outputs F, the signal ONE and at the outputs F, and therefore also at the inputs I of all elements P, the signal ZERO prevails. Conversely, when a pulse is fed to the auxiliary zeroing input B, while a signal at input I is missing, the relevant element P is tilted into the state in which the output F = the signal ZERO and the output F, the signal ONE.
The counter also works as follows: When the pulse ONE is fed to the input I of the first element P of the counter, element 1 switches to the state F. = = 0, F, = 1. The signal F, = 1 fed to the input <B> 1 </B> of element 2 also instantly turns element 2 into the same state, similarly element 3, etc. All elements P of the counter are practically simultaneously in the state F, = 1, F2 = 0 overturned, and at the function outputs F ", each of which represents an order or digit of the binary number, the number 0 is expressed in a binary code.
By supplying a further pulse to the input I of the element 1, the element 1 switches over to the state F.2 = I, F1 = 0. The other links remain unchanged. The number 1 is registered in a binary code on the outputs of the counter. When another pulse occurs, the element 1 switches to the state F2 <B> = O, </B> F1 = 1 and at the same time the signal from the output F1 of the first element changes the element 2 to the state F # = 1, F, = 0 overturned. The number 2 is registered in a binary code on the outputs of the counter.
The cycle also runs in a similar manner for the further pulses at input I of element 1.
The binary number, which is given by the combination of the signals 0 and ONE at the outputs F = of the counter, corresponds to the number of pulses counted that were fed to the input of the counter.
The binary counter described can be used as a code counter in the code 8, 4, 2, 1 or 4, 2, 2, 1 and the like, if the counting capacity is limited by appropriately selected feedback.