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Bistabile Schaltung zum Zählen und Speichern von elektrischen Impulsen,
bei der elektromagnetisch betätigte Schalter, vorzugsweise in Form von Schutzrohrankerkontakten,
zur Anwendung gelangen Die Erfindung betrifft eine bistabile Schaltung (Flip-Flop)
zum Zählen und zum Speichern von elektrischen Impulsen, bei der elektromagnetisch
betätigte Schalter, vorzugsweise in Form von Schutzrohrankerkontakten, zur Anwendung
gelangen.
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Bei der Datenverarbeitung, der übermittlung von Meßwerten sowie der
Nachrichtenübermittlung wird eine Reihe oft benötigter Funktionen, z. B. das Zählen
von Impulsen oder das Speichern von Bits, durch eine verhältnismäßig kleine Anzahl
von Grundschaltungen ausgeführt. Die Anwendung von Telephonrelais für diese Schaltungen
ist zu einem erheblichen Grad durch den Gebrauch gesteuerter Leitvorrichtungen abgelöst
worden, beispielsweise von Halbleiterelementen, Vakuumröhren oder Gasentladungsröhren,
da diese eine günstige Arbeitscharakteristik und geringere äußere Abmessungen haben.
Es gibt jedoch eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten, bei denen das Zählen oder
Speichern von Signalen unter ungünstigen Verhältnissen, beispielsweise bei stark
wechselnden Temperaturen, erfolgen muß, und bei denen es außerdem erwünscht ist,
eine bessere Eingangs- und Ausgangsisolation vorzusehen, als dies bei Transistor-
oder Röhrenschaltungen möglich ist. Die Eingangs- und Ausgangsisolation von Halbleiterelementen
ist in diesem Fall nicht ausreichend, darüber hinaus sind bei Schaltungen mit Halbleiterelementen
die Kosten recht hoch, und diese Vorrichtungen besitzen nicht die sichere Lebensdauer,
mit der man bei Schutzrohrankerkontakten rechnen kann. Darüber hinaus sind Halbleitervorrichtungen
temperaturempfindlich und können leicht durch überlastung beschädigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden
und eine bistabile Schaltung zum Zählen und zum Speichern von elektrischen Impulsen,
bei der elektromagnetisch betätigte Schalter, vorzugsweise in Form von Schutzrohrkontakten,
zur Anwendung gelangen, zu schaffen, welche sich durch eine Reihe von Vorteilen,
insbesondere durch geringe Kosten, sichere Wirkungsweise, lange Lebensdauer, große
Anpassungsfähigkeit und vielseitige Verwendbarkeit sowie insbesondere durch eine
gute Isolierung der einzelnen Teile der Schaltung und durch Unempfindlichkeit gegenüber
Temperaturschwankungen auszeichnet. Die geringere Arbeitsgeschwindigkeit einer solchen
bistabilen Schaltung kann dabei in Kauf genommen werden, da in vielen Fällen die
hohe Arbeitsgeschwindigkeit von Transistorschaltungen od. dgl. nicht erforderlich
ist.
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Das Wesen der Erfindung besteht in der Kombination der folgenden Merkmale:
Eine erste Gruppe von normalerweise, d. h. im binären Speicherzustand »0«, in der
Ruhestellung befindlichen Schaltern, die durch eine erste Spule gesteuert werden,
eine zweite Gruppe von Schaltern, die durch eine zweite Spule gesteuert werden und
sich normalerweise in der Ruhestellung befinden, wobei im Grenzfall die Anzahl der
Schalter in einer oder beiden der Gruppen auf Eins zurückgehen kann, ein erster
Stromkreis zur Speichereinstellung bzw. zur Stromspeisung der ersten Spule derart,
daß ein nicht kompensiertes Magnetfeld entsteht, welches die erste Gruppe von Schaltern
so betätigt, daß sie in die Arbeitsstellung gebracht werden, und zur Stromspeisung
der zweiten Spule derart, daß ein kompensiertes Magnetfeld von der Größe Null entsteht,
welches eine Betätigung der zweiten Gruppe von Schaltern zunächst verhindert, so
daß sie zunächst in ihrer Ruhestellung verbleiben, eine Einrichtung zur Anlegung
eines magnetischen Haltefeldes an die erste Gruppe von Schaltern, welches diese
in ihrer Arbeitsstellung hält, und ein zweiter Stromkreis zur Stromspeisung der
zweiten Spule derart, daß ein nicht kompensiertes Magnetfeld entsteht, welches die
zweite Gruppe von Schaltern so betätigt, daß sie in ihre Arbeitsstellung gebracht
werden, in welchem Zustand - erste und zweite
Gruppe von Schaltern
in der Arbeitsstellung - die bistabile Schaltung eine binäre »1« speichert, und
daß die Rückführung der bistabilen Schaltung in den Speicherzustand »0« entweder
durch Unterbrechung des z. B. über einen Schalter anliegenden Haltepotentials oder
durch Erzeugung eines kompensierten Magnetfeldes von der Größe Null, z. B. durch
einen Rückstellkreis, vorgenommen wird, wodurch das Haltepotential unterbrochen
wird und wobei im letzteren Fall die zweite Gruppe von Schaltern bei Beendigung
des Rückstellsignals in ihre Ruhestellung zurückkehrt.
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Weitere Merkmale der Ausgestaltung der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungs- und Anwendungsbeispiele der Erfindung an Hand
der Zeichnung sowie aus den Ansprüchen hervor.
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F i g. 1 ist ein Grundriß, teilweise im Schnitt, einer elektrischen
Gedächtnisschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; F i g.
2 ist ein Grundriß, teilweise im Schnitt, einer magnetischen Gedächtnisschaltung
gemäß einer abgeänderten Ausführungsform; F i g. 3 ist ein Schaltschema der Schaltung
nach Fig.1; F i g. 4 ist ein Schaltschema der Schaltung nach F i g. 2; F i g. 5
ist ein Schaltschema einer abgeänderten Ausführungsform der Schaltung nach F i g.
3 für ein Schieberegister; F i g. 6 ist ein Schaltschema eines Schieberegisters
mit einer Mehrzahl von Schaltungen nach F i g. 5; F i g. 7 ist ein Schaltschema
eines anderen Schieberegisters mit einer Mehrzahl von Schaltungen nach Fig.5; F
i g. 8 ist ein Schaltschema eines zweidirektionalen Ringzählers unter Verwendung
von Schaltungen nach F i g. 3; F i g. 9 ist ein Schaltschema einer Abänderung des
zweidirektionalen Ringzählers nach F i g. 8 unter Verwendung magnetischer Gedächtnisschaltungen
nach F i g. 4; F i g. 10 ist ein Schaltschema eines dezimalen Zählers, welcher Schaltungen
nach F i g. 3 benutzt; F i g. 11 ist ein Schaltschema einer abgeänderten Ausführungsform
der Schaltung nach F i g. 3 mit einem einzigen Eingang; F i g. 12 ist ein Schaltschema
eines binären Zählers, welcher Schaltungen nach Fig. 11 benutzt; F i g. 13 ist ein
Schaltschema eines binär verschlüsselten Dezimalzählers, welcher Schaltungen nach
F i g. 11 benutzt; F i g. 14 ist ein Schaltschema einer weiter abgeänderten Ausführungsform
einer Schaltung nach F i g. 3; F i g. 15 ist ein Schaltschema eines Ringzählers
mit Schaltungen nach F i g. 14; F i g. 16 ist ein Schema einer abgeänderten Schaltung,
durch welche von dem Ringzähler nach F i g. 15 ein Ausgangssignal abgeleitet wird;
F i g. 17 ist ein Diagramm, welches die Reihenfolge der Betätigung der magnetischen
Schutzrohrankerkontakte eines Ringzählers nach F i g. 15 erläutert.
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In F i g.1 und 3 ist eine bistabile Schaltung 20 nach der Erfindung
dargestellt. Sie enthält eine erste oder »X«-Spule 22 und eine zweite oder »Y«-Spule
24 auf einer Grundplatte 26. Die »X«-Spule steuert die »X«-Gruppe von Schutzrohrankerkontakten
28; 30 und 32; die »Y«-Spule steuert eine »Y«-Gruppe von Schutzrohrankerkontakten
34, 36, 38 und 40. Die Schutzrohrankerkontakte 28, 30, 32, 34, 36, 38 und 40 können
in irgendeiner an sich bekannten Weise ausgebildet sein und trockene oder quecksilberbenetzte
Kontakte enthalten. Die in der Zeichnung dargestellten Schutzrohrankerkontakte haben
einen röhrenförmigen Glaskolben 42 (F i g. 1), aus dem zu beiden Seiten die Kontaktfedern
44 herausragen. Die inneren Enden 44 a (F i g. 1) der Kontaktfedern 44 überlappen
sich und stehen normalerweise im Abstand voneinander, so daß der Schalter einen
Arbeitskontakt bildet. Wenn ein Magnetfluß einer gegebenen Größe oder Einheit beliebiger
Polarität an die magnetischen Kontaktfedern 44 angelegt wird, kommen deren innere
Enden 44 a zum Eingriff und schließen damit einen an die Enden 44 der Kontaktfedern
angelegten Stromkreis. Die Kontaktfedern 44 können dadurch im Eingriff miteinander
gehalten werden, daß ein Magnetfeld beliebiger Polarität auf sie einwirkt, dessen
Stärke halb so groß ist wie das Magnetfeld, welches erforderlich ist, um die Kontaktfedern
in Eingriff miteinander zu bringen.
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Im Normal- oder Ruhezustand der Schaltungseinheit 20 sind die drei
Schutzrohrkontakte 28, 30 und 32, die die »X«-Gruppe bilden, geöffnet, wie im Schaltschema
der F i g. 3 dargestellt ist. In der »Y«-Gruppe mit den Schutzrohrkontakten 34,
36, 38 und 40 ist ein Permanentmagnet 46 unmittelbar neben den Schalteinheiten 36
und 38 angeordnet. Er hat eine solche Stärke, daß er die Kontakte der Einheiten
36 und 38 schließt. Wie in F i g. 3 dargestellt, sind somit im Normal- oder Ruhezustand
die Schutzrohrkontakte 34 und 40 geöffnet und die Kontakte 36 und 38 geschlossen.
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Die »X«-Spule 22 enthält einen Spulenkörper 48 (F i g. 1), welcher
zwei Wicklungen 22 a und 22 b (F i g. 3) trägt. Wenn sie mit Strom gespeist werden,
erzeugen die Wicklungen 22 a und 22 b magnetische Kraftfelder von
etwa gleicher Stärke und entgegengesetzter Polarität. Die Spule 24 enthält einen
Spulenkörper 50 (F i g. 1), welcher zwei Wicklungen 24 a und 24 b (F i g. 3) trägt.
Wenn sie mit Strom gespeist werden, erzeugen die Wicklungen 24 a und 24 b magnetische
Kraftfelder von etwa gleicher Stärke und entgegengesetzter Polarität. Die Polarität
des durch die Wicklung 24 b erzeugten Feldes ist entgegengesetzt der Polarität des
durch den Permanentmagneten 46 erzeugten Feldes; die Polarität des durch die Wicklung
24a erzeugten Feldes ist die gleiche wie die des Permanentmagneten 46.
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Die Spulen 22 und 24 und die Schutzrohrkontakte 28, 30, 32, 34, 36,
38 und 40 sind auf der Grundplatte 26 in geeigneter Weise befestigt. Vorzugsweise
enthält die aus Isoliermaterial bestehende Platte 26 eine gedruckte Schaltung, wobei
die Spulen und die Schutzrohrkontakte mechanisch mit der Grundplatte und elektrisch
mit der gedruckten Schaltung verbunden werden. Gewünschtenfalls können eine oder
beide Oberflächen der Grundplatte mit den daran befestigten Teilen von einer dünnen
und elastischen Isolierschicht überzogen sein, welche die einzelnen Teile gegen
Feuchtigkeit schützt, elektrisch isoliert und den mechanischen Zusammenhalt mit
der Grundplatte unterstützt. Die Schaltungselemente 20 können nach modernen elektronischen
Methoden hergestellt werden und ergeben eine kleine, leicht einsetz- und auswechselbare
Schaltungseinheit.
F i g. 3 zeigt die Schaltung der Schaltungseinheit
20. Eine Klemme der Wicklungen 22 a, 22 b, 24 a und 24b ist mit einem Bezugspotential,
beispielsweise Erde, verbunden; die andere Klemme der Wicklung 24a ist mit
einer Eingangs- oder Stellklemme »S« verbunden. Diese Klemme ist über eine Kopplungsdiode
52, die in der »Y«-Spule 24 angeordnet ist, mit den oberen Klemmen der Wicklungen
22 b und 24 b verbunden. Die obere Klemme der Wicklung 22a ist mit einer Auslöse
oder Rückstellklemme »R« verbunden; die letztere ist darüber hinaus über eine Kopplungsdiode
54 in der »X«-Spule 22 mit der oberen Klemme der Spule 22b und der Spule
24 b
verbunden. Der normalerweise geöffnete Kontakt des Schalters 30 der »X«-Gruppe
liegt zwischen einer Klemme L von Haltepotential und den oberen Klemmen der Spulen
22 b und 24 b. Die übrigen, normalerweise geöffneten Schalter 28 und 32 der »X«-Gruppe,
die normalerweise geöffneten Schalter 34 und 40 der »Y«-Gruppe und die normalerweise
geschlossenen Schalter 36 und 38 der »Y«-Gruppe, die in F i g. 3 dargestellt sind,
stellen vollkommen isolierte Ausgangskontakte dar, die in verschiedener Weise verwendet
werden können.
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Wenn die Schaltungseinheit 20 aus der Normal-oder Ruhestellung in
die betätigte oder Arbeitsstellung gebracht werden soll, wird ein positives Eingangssignal
auf die Eingangs- oder Stehklemme »S« gegeben. In F i g. 3 ist eine geerdete Batterie
56 und ein Schalter 58 dargestellt; das Schließen dieses Schalters würde das Eingangsignal
ergeben. Statt dessen kann natürlich auch jede andere Signalquelle benutzt werden,
beispielsweise ein gesteuertes Halbleiterelement. Wird der Schalter 58 geschlossen,
so erhält die Wicklung 24a der »Y«-Spule 24 direkt und die Wicklung 24 b über die
Diode 52 Strom, so daß gleiche und entgegengesetzt gerichtete, d. h. sich aufhebende
Magnetfelder erzeugt werden, die auf die vier Schalter 34, 36, 38 und 40 der »Y«-Gruppe
einwirken. Da der Permanentmagnet die Schalter 36 und 38 auch jetzt in geschlossener
Stellung hält, verbleiben alle vier Schalter der »Y«-Gruppe in ihrer Ruhestellung.
Bei der »X«-Spule erhält die Wicklung 22 b über die Diode 52 Strom, während die
Wicklung 22a stromlos bleibt, so daß ein resultierender Magnetfluß erzeugt wird,
der die Schalter 28, 30 und 32 betätigt. Wenn der Schalter 30 geschlossen wird,
wird ein positives Haltepotential an die Wicklungen 22 b und 24b angelegt. Das Haltepotential
hat die gleiche Polarität und Spannung wie das Eingangssignal.
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Wird der Schalter 58 geöffnet, so daß das Eingangssignal aufhört,
so bleiben die Wicklungen 22 b und 24 b weiter über den Schalter 30 erregt, während
die Wicklung 24 a stromlos wird. Die Wicklung 24 b erzeugt jetzt ein Magnetfeld,
welches nicht durch ein entgegengesetztes Feld der Wicklung 24a aufgehoben wird,
so daß die Schalter 34 und 40 geschlossen werden; da das Feld der Wicklung 24 b
dem des Permanentmagneten 46 entgegengesetzt ist, öffnen die Schalter 36 und 38.
Das Schaltungselement 20 verbleibt in dieser Stellung, in welcher die »X«- und die
»Y«-Kontakte betätigt sind, bis ein Rückstellsignal auf die Rückstellklemme »R«
gegeben oder das Haltepotential durch öffnen des Schalters 30 oder in anderer Weise
unterbrochen wird.
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Um das Schaltungselement 20 zurückzustellen, d. h. in seine Normal-
oder Ruhestellung zurückzuführen, wird der Schalter 60 kurzzeitig geschlossen. Hierdurch
wird das Potential einer Batterie 62 auf die Rückstellklemme »R« gegeben, so daß
die Wicklung 22a der »X«-Spule 22 direkt und die Wicklungen 22 b und
24 b über die Diode 54 mit Strom gespeist werden. Da die beiden Wicklungen
22 a und 22 b der »X«-Spule 22 Strom erhalten, heben die erzeugten
Felder sich auf. Hierdurch werden die Schalter 28, 30 und 32 geöffnet, so daß das
Haltepotential von den Wicklungen 22 b und 24 b abgeschaltet wird. Da in der Spule
24 nur die Wicklung 24 b über den Schalter 60 mit Strom gespeist wird, verbleiben
die Schalter der »Y«-Gruppe in betätigter Stellung. Wird jedoch der Schalter 60
geöffnet, so wird sowohl die »X«-Spule 22 als auch die »Y«-Spule 24 stromlos, so
daß die Schalter 34, 36, 38 und 40 der »Y«-Gruppe in ihre Ruhestellung zurückkehren.
Das Schaltungselement 20 kann auch durch kurzzeitiges Unterbrechen des Haltepotentials
in die Normalstellung zurückgeführt werden. Wird danach das Haltepotential wieder
angelegt, so ist der Schalter 30 offen; das Schaltungselement 20 kann daher nicht
durch das zurückkehrende Haltepotential betätigt werden.
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F i g. 2 und 4 zeigen ein magnetisches Gedächtnis-Steuerelement 64,
welches im wesentlichen in der gleichen Weise ausgebildet ist wie das Schaltungselement
20. Das Schaltungselement 64 enthält eine »Y«-Spule 22 und eine »Y«-Spule 24 auf
einem Grundbrett 26. Die »Y«-Gruppe der Schutzrohrankerkontakte ist in der gleichen
Weise ausgebildet wie die des Schaltungselements 20; sie enthält vier Schutzrohrkontakte
34, 36, 38 und 40. Die »X«-Gruppe jedoch ist etwas anders ausgebildet; sie enthält
nur die Schutzrohrkontakte 28 und 30. An Stelle des Schutzrohrkontaktes 32 der Schaltungseinheit
20 ist ein Permanentmagnet 66 vorgesehen, der neben dem Schutzrohrkontakt 30 angeordnet
ist. Er erzeugt ein Magnetfeld von der halben Stärke des durch die Wicklung
22 a oder durch die Wicklung 22 b erzeugten Feldes; die Polarität
des Permanentmagneten ist die gleiche wie die des Magnetfeldes der Spule 22b. Das
durch den Permanentmagneten 66 erzeugte Feld ist daher nicht ausreichend, die Schalter
28 und 30 zu schließen, sie ist jedoch ausreichend, diese Schalter in geschlossener
Stellung zu halten, wenn sie erst einmal geschlossen worden sind.
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Wie aus F i g. 4 zu ersehen, ist die Schaltung des Schaltungselements
64 die gleiche wie die des Elements 20 der F i g. 3, ausgenommen, daß die obere
Klemme der Wicklung 22 b direkt mit der Eingangsklemme »S« verbunden ist, statt
indirekt über die Diode 52 der »Y«-Spule 24. Die Wicklung 22b ist daher nicht mit
dem Schalter 30 verbunden und kann auch nicht mit dem Haltepotential oder mit der
Rückstellklemme »R« verbunden werden.
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Wenn ein positives Eingangssignal auf die Eingangsklemme gegeben wird,
erhalten die beiden Wicklungen 24a und 24b der »Y«-Spule 24 Strom und erzeugen gleiche
und entgegengesetzte Magnetfelder, so daß die »Y«-Gruppe der Schutzrohrankerkontakte
34, 36, 38 und 40 in ihrer Ruhestellung verbleibt: Die Wicklung 22 b erhält direkt
über die Eingangsklemme Strom und erzeugt ein Magnetfeld, welches das des Permanentmagneten
66 unterstützt. Da die Wicklung 22 a durch die Diode 54 von der Stromversorgung
abgeschnitten ist, sprechen die Schalter28 und 30 der »X«-Gruppe an, wodurch die
Wicklung 24b an das Haltepotential angelegt wird. Wenn das Eingangssignal aufhört,
wird die Wicklung 24 a stronilos;
die Wicklung 24 b erhält weiter
Strom über den Schalter 30, so daß die Schutzrohrankerkontakte 34, 36, 38 und 40
der »Y«-Gruppe ansprechen und in ihre Arbeitsstellung gebracht werden. Wenn die
Wicklung 22 b stromlos wird, erfolgt kein öffnen der Schalter 28 und
30, da sie durch den Permanentmagneten 66 in der geschlossenen Stellung gehalten
werden.
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Wenn das Schaltungselement 64 in die Ruhestellung zurückgestellt werden
soll, wird ein positives Signal an die Rückstellklemme »R« angelegt, wodurch die
Wicklung 22a Strom erhält. Über die Diode 54 wird das Signal an die Wicklung
24 b angelegt. Da die Wicklung 22 b der »X«-Spule 22 nach Aufhören des Eingangssignals
stromlos ist, ist das durch die Wicklung 22 a erzeugte Feld von entgegengesetzter
Polarität wie das kleinere Feld des Permanentmagneten 66, so daß die Schalter 28
und 30 geöffnet werden. Das öffnen des Schalters 30 entfernt das Haltepotential
von der Wicklung 24 b. Wenn das Rückstellsignal aufhört, so daß die Wicklungen 22
a und 24 b stromlos werden, kehren daher die Schutzrohrkontakte 34, 36, 38 und 40
der »Y«-Gruppe in Ruhestellung zurück.
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Das in F i g. 5 dargestellte Schaltungselement 68 ist im wesentlichen
in der gleichen Weise ausgebildet wie das Schaltungselement 20 der F i g. 3, außer,
daß eine Hauptklemme, zweite Eingangsklemme »P«, vorgesehen ist. Diese Hauptklemme
ist direkt mit den oberen Enden der Wicklungen 22 b und 24 b verbunden.
Wird an die Hauptklemme »P« ein positives Signal angelegt, so erhalten die beiden
Wicklungen 22b und 24b Strom, so daß alle Schalter der »X«-und der »Y«-Gruppe betätigt
werden. Das Schließen des Schalters 30 legt Haltepotential an die Wicklungen 22
b und 24 b an, so daß das Schaltungselement 68 in seiner betätigten oder Arbeitsstellung
verbleibt, wenn die Hauptklemme »P« stromlos wird. In jeder anderen Hinsicht ist
das Schaltungselement 68 das gleiche wie das Schaltungselement 20. Das magnetische
Gedächtnis-Schaltungselement 64 der F i g. 4 kann ebenfalls mit einer Hauptklemme
versehen werden, welche über je eine Diode mit den oberen Klemmen der Wicklungen
22 b und 24 b verbunden wird.
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In F i g. 6 ist ein Schieberegister 70 mit einem parallelen Eingang
und einem parallelen und Reihenausgang dargestellt. Das Schieberegister 70 enthält
für jedes Bit des einzugebenden Wortes od. dgl. ein Schaltungselement 68 nach F
i g. 5. Das in F i g. 6 dargestellte Schieberegister enthält vier Schaltungselemente
68 zur Speicherung von insgesamt vier Bits; die Schaltungselemente 68 sind mit den
Buchstaben »A «, »B«, »C« und »D« gekennzeichnet. Je nach der gewünschten
Speicherkapazität kann natürlich auch eine größere oder kleinere Anzahl von Schaltungselementen
68 zur Anwendung gelangen.
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Um ein aus vier Bits bestehendes Wort parallel in das Schieberegister
70 einzugeben, ist die Hauptklemme »P« jedes der vier Schaltungselemente 68 über
eine Diode 72 mit einem von vier handbetätigten Schaltern 74 bis 77 verbunden. Die
anderen Klemmen der Schalter 74 bis 77 sind mit einem gemeinsamen Eingang für ein
Eingabesignal verbunden. Die vier Schalter 74 bis 77 werden entsprechend dem einzugebenden
Wort von Hand betätigt; natürlich kann auch eine andere Art der Eingabe erfolgen,
beispielsweise über gesteuerte Halbleiterelemente od. dgl. Es sei angenommen, daß
das binäre Wort »1000« in den Speicher 70 eingegeben werden soll. Der Schalter 74
wird dann geschlossen, und die Schalter 75, 76 und 77 bleiben offen. Wenn ein positives
Signal auf die Eingabeklemme gegeben wird, wird es nur über den geschlossenen Schalter
74 und dessen Diode 72 weitergeleitet, so daß die WicMungen 22 b und
24 b des Schaltungselements »A« Strom erhalten und dessen Schalter
28, 30, 32, 34, 36, 38 und 40 betätigen. Das Schließen des Schalters
30 des Schaltungselements »A« ergibt einen Haltekreis für die Wicklungen
22b und 24b, so daß die »X«-Gruppe und die »Y«-Gruppe der Schutzrohrankerkontakte
des Elements »A« in ihrer Arbeitsstellung verbleiben, wenn das Eingabesignal
aufhört. Die geschlossenen Schalter 28 und 32 können dazu benutzt werden, ein Ausgangssignal
zu erzeugen, welches anzeigt, daß das Schaltungselement »A« das Bit »1« speichert.
Da die Schaltungselemente »B«, »C« und »D« in ihrer Ruhestellung verbleiben, werden
deren Schutzrohrankerkontakte nicht betätigt, so daß keine Ausgangssignale erzeugt
werden, wodurch angezeigt wird, daß diese Schaltungselemente das Bit »0« speichern.Die
betätigte oderArbeitsstellung des Elements »A« und die rückgestellte oder Ruhestellung
der Elemente »B«, »C« und »D« zeigen daher an, das der Speicher
70 der F i g. 6 das binäre Wort» 1000« speichert.
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Über die Schutzrohrankerkontakte ihrer »Y«-Gruppen sind die Eingangs-
oder Stellklemmen und die Auslöse- oder Rückstellklemmen der einzelnen Schaltungselemente
68 derart mit einerSchiebesignalquelle verbunden, daß die Anordnung der F i g. 6
als Schieberegister arbeitet. In F i g. 6 sind die Schalter 34, 36, 38 und 40 der
Schaltungselemente 68 mit einem zusätzlichen Buchstaben bezeichnet, aus dem hervorgeht,
welchem .der Schaltungselemente der betreffende Schalter angehört. Beispielsweise
ist die Rückstellklemme »R« des Schaltungselements »A« über den normalerweise geöffneten
Schalter 34A des Schaltungselements »A« mit der Rückstellsignalquelle verbunden.
Als weiteres Beispiel enthält das Schieberegister 70 Mittel zur Erzeugung
eines Reihen-Ausgangssignals, wenn das gespeicherte Bit »geschoben« wird. Dieser
Ausgang wird erzeugt durch den normalerweise geöffneten Schalter 40 des Schaltungselements
»D «. Dieser Schalter ist in F i g. 6 mit dem Bezugszeichen 40D bezeichnet.
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Wie oben erwähnt, bewirkte der Eingabevorgang, daß das Schaltungselement»A«
in die Arbeitsstellung gebracht wurde, während die Elemente »B«, »C« und »D« in
ihrer Ruhestellung verblieben, so daß das Wort »1000« gespeichert wurde. Wenn das
Schaltungselement »A« in die Arbeitsstellung gebracht wird, schließt der Schalter
34A, so daß die Rückstellklemme des Elements »A« mit der Schiebesignalquelle
verbunden wird. Der Schalter 38A öffnet und schaltet das Schiebesignal von der Rückstellklemme
des Schaltungselements »B« ab; der Schalter 40A schließt und verbindet das Schiebesignal
mit der Eingangsklemme »S« des Schaltungselements »B«. Die übrigen
Schaltungselemente haben keine Verbindung mit der Schiebesignalquelle.
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Wenn das erste positive Schiebesignal auftritt, wird es über die geschlossenen
Schalter 40A und 36B auf die Eingangs- oder Stellklemme »S« des Schaltungselements
»B« gegeben, ferner über den geschlossenen Schalter 34A auf die Rückstellklemme
»R« des Schaltungselements »A«. Im Schaltungselement »A«
erhalten
beide Wicklungen der »X«-Spule 22 Strom, so daß die Schalter 28, 30 und 32 öffnen.
Die Schalter der »Y«-Gruppe bleiben jedoch in ihrer Arbeitsstellung, bis das Schiebesignal
aufhört. Das auf die Klemme »S« der Schaltungseinheit »B« gegebene
positive Schiebesignal speist beide Wicklungen der »Y«-Spule 24 mit Strom, jedoch
nur eine Wicklung der »X«-Spule 22, so daß die Schalter 28, 30 und 32 der »X«-Gruppe
des Schaltungselements »B« betätigt werden. Der Schalter 30 des Elements »B« schaltet
das Haltepotential an. Wenn das Schiebesignal aufhört, kehrt daher das Schaltungselement
»A« in die rückgestellte oder Ruhestellung zurück, während die »Y«Gruppe
der Schalter des Elements »B« und damit dieses Schaltungselement in der Arbeitsstellung
bleiben. Von dem Schieberegister 70 befindet sich jetzt also nur das Schaltungselement
»B« in der Arbeitsstellungs, so daß das Wort »l000« gespeichert ist, d. h., das
eingegebene Wort wurde um eine Stelle nach rechts verschoben. Die Reihen-Ausgangsklemme
erhält kein Signal, da in der Schaltungseinheit »D« das Bit »0« gespeichert war
und da dieses Element sich in der Ruhestellung befindet, so daß der Schalter 40D
nicht geschlossen wird und somit kein Schiebesignal auf die Ausgangsklemme gegeben
wird.
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Wenn das Schaltungselement »A« in die Ruhestellung zurückgekehrt
ist, sind die Schalter 34 A und 40A geöffnet, und der Schalter 38A ist geschlossen.
Das Schließen des Schalters 38A bereitet einen Stromkreis über den geschlossenen
Schalter 34B vor, um das Schaltungselement »B« in die Ruhestellung zurückzuführen,
wenn das nächste Schiebesignal auftritt. Das öffnen des Schalters 40A verhindert
die Anlegung des nächsten Schiebesignals an die Eingangsklemme des Elements »B«,
und das öffnen des Schalters 34A verhindert, daß das nächste Schiebesignal auf die
Rückstellklemme des Schaltungselements »A « gegeben wird. Wenn das Schaltungselement
»B« sich in der Arbeitsstellung befindet, ist der Schalter 34B geschlossen, so daß
das nächste Schiebesignal auf die Rückstellklemme des Schaltungselements »B« gegeben
wird; der Schalter 36B ist geöffnet, um an einer weiteren Stelle den Stromkreis
zu unterbrechen, durch den das Schiebesignal auf die Eingangsklemme des Elements
»B« gegeben wird; der Schalter 38B ist geöffnet, um an einer weiteren Stelle den
Stromkreis zu unterbrechen, durch welchen das Schiebesignal auf die Rückstellklemme
der Schaltungseinheit »C« gegeben wird; schließlich ist der Schalter 40B geschlossen,
so daß das nächste Schiebesignal auf die Eingangsklemme der Schaltungseinheit »C«
gegeben wird.
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Wenn eines der Elemente 68 sich in der Arbeitsstellung befindet, in
welcher es das Bit »1« speichert, bereiten daher die Schalter der »Y«-Gruppe dieses
Elements einen Stromkreis vor, durch welchen das nächste Schiebesignal auf die Rückstellklemme
des betrachteten Elements gegeben wird; dieser Weg wird unterbrochen, wenn das nächstniedrige
Schaltungselement 68 sich in der Arbeitsstellung befindet und das Bit »1« speichert,
welches auf das betrachtete Schaltungselement übertragen werden soll. Darüber hinaus
wird durch die Arbeitsstellung eines Schaltungselements ein Stromkreis zur Betätigung
des nächsthöheren Schaltungselements vorbereitet und der Stromkreis für die Rückstellung
des nächsthöheren Schaltungselements unterbrochen, so daß die Arbeitsstellung eines
Schaltungselements während des nächsten Schiebesignals auf das nächsthöhere Schaltungselement
übertragen werden kann.
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Das Schieberegister 70 befindet sich jetzt in einer Stellung, in welcher
nur das Schaltungselement »B« in der Arbeitsstellung steht, so daß das Wort »1000«
gespeichert ist. Das nächste Schiebesignal wird über die geschlossenen Schalter
40B und 36C auf die Eingangsklemme des Schaltungselements »C« gegeben, so daß dieses
in die Arbeitsstellung gebracht wird. Das Signal wird ferner über die geschlossenen
Schalter 38A und 34B auf die Rückstellklemme des Schaltungselements
»B« gegeben. Da das Schaltungselement »D« sich immer noch in der Ruhestellung befindet,
wird das Schiebesignal nicht über den geöffneten Schalter 40 D auf die Ausgangsklemme
übertragen. Bei den ersten beiden Schiebesignalen wird daher die Angabe »00« auf
die Ausgangsklemme übertragen. Das Schieberegister 70 speichert jetzt das Wort »0010«.
-
Wenn das nächste Schiebesignal erscheint, wird das Schaltungselement
»C« in die Ruhestellung und das Schaltungselement »D« in die Arbeitsstellung gebracht,
so daß jetzt die Information »0001« gespeichert wird. Da der Schalter 40D geöffnet
bleibt, wird auf den Reihenausgang kein Signal übertragen; die bis jetzt von dem
Ausgang übertragenen Signale bedeuten daher »000«. Das nächste Schiebesignal wird
über den geschlossenen Kontakt 40D auf den Reihenausgang übertragen, so daß das
durch diesen Ausgang abgegebene Signal jetzt die Information »0001« bedeutet. Das
letzte Schiebesignal bringt auch das Schaltungselement »D« in die Ruhestellung zurück,
so daß das Schieberegister 70 sich als Ganzes in der Ruhestellung befindet, in welcher
die Zahl oder das Wort »0000« gespeichert ist. Das Schieberegister 70 kann jederzeit
gelöscht und in den Ruhezustand »0000« zurückgeführt werden, indem das Haltepotential
für die vier Schaltungselemente 68 unterbrochen wird. Das Schieberegister 70 kann
derart abgeändert werden, daß die ursprüngliche Information in ihm zirkuliert; dies
geschieht dadurch, daß der Schalter 38D in Reihe mit dem Schalter 34A geschaltet
wird und daß die Eingangsklemme des Schaltungselements »A « mit der Schiebesignalquelle
über den Schalter 36A und einen normalerweise geöffneten zusätzlichen Schalter der
»Y«-Gruppe des Schaltungselements »D« verbunden wird.
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Die Schaltungselemente 20 (F i g. 3), 64 (F i g. 4) und 68 (F i g.
5) können auch zur Bildung eines Schieberegisters benutzt werden, welches einen
Reiheneingang und einen parallelen und einen Reihenausgang hat. F i g. 7 zeigt .ein
Schieberegister 80, welches im wesentlichen in der gleichen Weise ausgebildet ist
wie das Schieberegister 70, mit Ausnahme von Abänderungen in der untersten Stufe,
um einen Reiheneingang - Eingabe der einzelnen Bits nacheinander-zu erhalten, wobei
die Schaltungselemente 20 statt der Schaltungselemente 68 verwendet werden. Statt
der Schaltungselemente 20 könnten im Schieberegister 80 aber auch die Schaltungselemente
64 und 68 benutzt werden.
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Wie aus F i g. 7 zu ersehen, enthält das Schieberegister 80 zwei Stufen,
deren jede aus einem Schaltungselement 20 besteht. Die beiden Stufen sind mit
»A« und »B« bezeichnet. Sie sind in der gleichen Weise geschaltet
wie die Schaltungselemente 68 des Schieberegisters 70; die letzte Stufe »B« hat
einen Reihenausgang über den normalerweise geöffneten
Schalter 40B.
Um in das Schaltungselement 20 der Stufe »A« die Bits »0« oder »1« eingeben zu können,
ist schematisch ein Eingabeschalter 82 mit einem Schaltarm vorgesehen, der wahlweise
mit dem oberen oder unteren Gegenkontakt in Eingriff gebracht werden kann. Wird
der Kontakt 82a geschlossen, so wird die Rückstellklemme des Schaltungselements
»A« über den normalerweise geschlossenen Schalter 34 A mit dem Schaltarm verbunden,
und beim Schließen des Kontaktes 82b wird die Eingangsklemme über den normalerweise
geschlossenen Schalter 36A mit dem Schaltarm verbunden. Der Schaltarm ist mit der
Schiebesignalquelle verbunden, von der er positive Signale erhält. Er wird in die
obere Stellung 82a gebracht, wenn das Bit »0« eingegeben werden soll, und in die
untere Stellung 82 b, wenn das Bit » 1« eingegeben werden soll.
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Es sei angenommen, daß das Schieberegister 80 gelöscht ist, d. h.,
daß es sich in der Ruhestellung befindet, in welcher es die Information »00« speichert;
es sei ferner angenommen, daß die Information »01« eingegeben werden soll. Es soll
also zunächst das Bit »1« und dann das Bit »0« auf das Schaltungselement »A« gegeben
werden. Zunächst wird der Schalter 82 in die untere Stellung gebracht, in welcher
der Kontakt 82a geschlossen wird. Das positive Schiebesignal wird über den Schalter
36A auf die Eingangsklemme der Stufe »A« gegeben. Wenn dieses Signal aufhört, werden
die Schalter der »Y«-Gruppe des Schaltungselements »A« betätigt, so daß die Schalter
36A und 38A öffnen und die Schalter 34A und 40A schließen. Wenn die Schalter 36A
und 38A öffnen, wird der Stromkreis zur Eingangsklemme des Schaltungselements »A«
und zur Rückstellklemme des Schaltungselements »B« unterbrochen. Das Schließen des
Schalters 40A ergibt einen Stromkreis, durch welchen das nächste Schiebesignal auf
die Eingangsklemme des Schaltungselements »B« gegeben wird, und das Schließen des
Schalters 34A bereitet einen Stromweg vor, durch welchen das nächste Schiebesignal
auf die Rückstellklemme des Schaltungselements »A« gegeben wird. Da das Schaltungselement
»A « sich in der Arbeitsstellung und das Schaltungselement »B« in der Ruhestellung
befindet, ist die Information »10« gespeichert.
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Da als nächstes das Bit »0« in das Schaltungselement »A« eingegeben
werden soll, wird der Schalter 82 in die obere Stellung gebracht, in welcher der
Kontakt 82a geschlossen wird. Das nächste Schiebesignal wird dadurch über den geschlossenen
Schalter 34A auf die Rückstellklemme des Elements »A« gegeben sowie ferner über
die geschlossenen Kontakte 40A und 36B auf die Eingangsklemme des Schaltungselements
»B«. Das Schaltungselement »A« wird dadurch in die Ruhestellung und
das Schaltungselement »B« in die Arbeitsstellung gebracht, so daß jetzt die Information
»01« im Schieberegister 80 gespeichert ist. Ein vollständig isolierter Parallelausgang
für die gespeicherte Information wird durch die Schutzrohrankerkontakte 28 und 32
der Schaltungselemente 20 dargestellt.
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Um eine Reihenausgabe aus dem Schieberegister 80 zu erhalten, wird
der Schalter 82 in die obere Stellung gebracht, - in welcher der Kontakt 82a schließt,
und es werden wieder Schiebesignale an den Mittelarm des Schalters 82 angelegt.
Da das Schaltungselement »B« sich in der Arbeitsstellung befindet, ist der Schalter
40B geschlossen, so daß der erste Schiebeimpuls auf den Reihenausgang und die Rückstellklemme
des Schaltungselements »B« gegeben wird, so daß dieses in die Ruhestellung gebracht
wird. Das nächste Schiebesignal wird nicht auf den Reihenausgang übertragen, da
das Schaltungselement »B« sich in der Ruhestellung oder Nullstellung befindet. Der
Reihenausgang liefert daher Signale, welche die Information »01« darstellen, d.
h. das in dem Schieberegister 80 gespeicherte Wort.
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Das Schieberegister 80 ermöglicht es also, eine Information reihenmäßig
.einzugeben und entweder eine Parallelausgabe oder eine Reihenausgabe zu erhalten.
Das in F i g. 7 dargestellte Schieberegister enthält nur zwei Stellen oder Stufen.
Es versteht sich, daß die Kapazität desselben beliebig erhöht werden kann, indem
zusätzliche Schaltungselemente nach Art der F i g. 6 hinzugefügt werden. Das aus
den elektrischen Gedächtnis-Schaltungseinheiten 20 gebildete Schieberegister 80
wird in die Normalstellung oder Nullstellung gebracht, in welcher die gespeicherte
Information verlorengeht, wenn das Haltepotential kurzzeitig unterbrochen wird.
Benutzt man jedoch die magnetischen Gedächtnis-Schaltungselemente 64 statt der Schaltungselemente
20, so gehen die in dem Speicher 80 gespeicherten Informationen nicht verloren,
wenn sämtliche Speisepotentiale ausfallen. Sobald die Spannung zurückkehrt, bewirken
die magnetisch gehaltenen Schalter 30, die sich vorher in der Arbeitsstellung befanden,
daß die zugehörigen Schaltungselemente wieder derart mit Strom gespeist werden,
daß die gespeicherte Information wiederhergestellt wird.
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Die Schaltungselemente 20 können auch, wie in F i g. 8 dargestellt,
zu einem zweidirektionalen Ringzähler zusammengeschaltet werden. Die hierbei verwendeten
Schaltungselemente 20 sind die gleichen wie diejenigen nach F i g. 1 und 3, ausgenommen,
daß der Permanentmagnet 36 fortgelassen ist, so daß die Schalter 36 und 38 normalerweise
geöffnet sind. Gewünschtenfalls kann in der »Y«-Gruppe ein zusätzlicher Schutzrohrankerkontakt
vorgesehen sein, der die Stelle des Permanentmagneten 46 einnimmt, so daß ein zusätzlicher
Schalter 92 entsteht, wie in F i g. 8 dargestellt.
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Der in der Zeichnung dargestellte Ringzähler 90 enthält fünf Zählstufen,
die durch fünf Schaltungselemente 20 gebildet werden; die fünf Stufen oder Stellen
sind mit den Buchstaben »A« bis »E« bezeichnet. Die Schaltungselemente 20 des zweidirektionalen
Zählers 90 sind durch die Schalter der »Y«-Gruppen miteinander sowie mit einer Addier-Eingangsklemme,
einer Subtrahier-Eingangsklemme und einer Rückstellklemme verbunden. Diese Schaltung
ist folgendermaßen. Die Rückstellklemme eines jeden Schaltungselements 20 ist über
den normalerweise geöffneten Schalter 36 des gleichen Schaltungselements mit einer
gemeinsamen Rückstelleitung 94 verbunden; die Eingangsklemme eines jeden Schaltungselements
ist über den Schalter 38 der nächst niedrigen Stelle mit dem Addiereingang und über
den Schalter 34 der nächsthöheren Stelle mit dem Subtrahiereingang verbunden. Der
Addiereingang ist mit der Rückstelleitung 94 durch eine Diode 96 und der Subtrahiereingang
ist mit ihr durch eine Diode 98 verbunden. Der Schalter 30 eines jeden Schaltungselements
ist über einen Schalter 99 mit dem Haltepotential verbunden. Die nicht benutzten
Schalter
28 und 32 der »X«-Gruppe und die nicht benutzten Schalter
40 und 92 der »Y«-Gruppe ergeben isolierte Ausgänge für jede Stufe oder Stelle des
zweidirektionalen Zählers 90.
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Wenn der Zähler 90 in Betrieb genommen werden soll, wird zunächst
der Schalter 99 geschlossen, um ein positives Potential an die offenen Haltekreise
anzulegen und das Schaltungselement 20 der untersten Stelle in die Arbeitsstellung
zu bringen. Dies wird durch ein Relais gesteuert, welches eine Arbeitswicklung 100
und den normalerweise geschlossenen Kontakt 102 hat; die Wicklung 100 ist über den
Schalter 99 mit dem Haltepotential verbunden. Ebenso ist das Haltepotential über
den normalerweise geschlossenen Schalter 102 mit einer Diode 104 verbunden, die
das Haltepotential an die Eingangsklemme des ersten Schaltungselements
»A« anlegt. Wenn der Schalter 99 geschlossen wird, ist zunächst der Schalter
102 geschlossen, so daß die Eingangsklemme des Schaltungselements »A« Strom
erhält, und daß die »X«-Gruppe, d. h. die Schalter 28, 30 und 32, betätigt werden.
Durch das Schließen des Schalters 99 erhält aber auch die Wicklung 100 Strom, so
daß der Kontakt 102 kurz darauf öffnet und die Stromspeisung der Eingangsklemme
des Schaltungselements »A« unterbricht. Hierdurch wird dieses Schaltungselement
in die Arbeitsstellung gebracht, so daß die Schalter 34A, 36A und 38A schließen.
Das Schließen des Schalters 36A verbindet die Rückstellklemme des Schaltungselements
»A« mit der Rückstelleitung 94; das Schließen des Schalters 34A verbindet den Subtrahiereingang
mit der Eingangsklemme des Schaltungselements der nächstniedrigen Stelle. Das Schließen
des Schalters 38A verbindet die Eingangsklemme des Schaltungselements der nächsthöheren
Stelle mit dem Addiereingang.
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Wenn der Zähler 90 in positiver Richtung fortgeschaltet werden soll,
wird ein positiver Impuls auf die Addierklemme gegeben; dieser wird über die Diode
96 und den geschlossenen Schalter 36A auf die Rückstellklemme des Schaltungselements
»A« gegeben, um dieses in seine Normal- oder Ruhestellung zu bringen. Der
Impuls wird ferner über den geschlossenen Schalter 38A auf die Eingangsklemme der
Schaltungseinheit »B« gegeben, so daß diese bei Beendigung des Addiersignals sich
in der Arbeitsstellung befindet; die übrigen Schaltungselemente des Zählers 90 befinden
sich in der Normal- oder Ruhestellung. Wird das Schaltungselement »A« in die Ruhestellung
gebracht, so öffnen die Schalter 34A, 36A und 38A; wenn das Schaltungselement »B«
in die Arbeitsstellung gebracht wird, schließen die Schalter 34B, 36B und 38B. Das
Schließen des Schalters 34B verbindet das Subtrahiersignal mit der Eingangsklemme
des Schaltungselements »A« der nächstniedrigen Stelle; das Schließen des
Schalters 38B verbindet die Eingangsklemme des Schaltungselements »C« der nächsthöheren
Stelle mit dem Addiersignal. Das Schließen des Schalters 36B verbindet die Rückstellklemme
des Schaltungselements »B« mit der gemeinsamen Rückstelleitung 94.
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Es sei jetzt angenommen, daß ein positiver Impuls auf den Subtrahiereingang
gegeben wird. Der Impuls wird über den geschlossenen Schalter 34B auf die Eingangsklemme
des Schaltungselements »A« gegeben. Der Impuls wird ferner über die Diode
98 auf die gemeinsame Rückstelleitung 94 gegeben und von dieser über den geschlossenen
Schalter 36B auf die Rückstellklemme des Schaltungselements »B«. Bei Beendigung
des positiven Signals befindet das Schaltungselement »B« sich in der Ruhestellung
und das Schaltungselement »A« in der Arbeitsstellung. Der Zähler 90 wurde also durch
einen Impuls des Subtrahiereinganges um einen Schritt rückwärts oder in negativer
Richtung fortgeschaltet. Der Zähler 90 kann also durch Addierirnpulse in positiver
und durch Subtrahierknpulse in negativer Richtung bis zu jeder gewünschten Einstellung
fortgeschaltet werden. Der Zähler 90 kann durch kurzzeitiges Öffnen des Schalters
99 gelöscht, d. h. in die Normalstellung zurückgeführt werden.
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Der Zähler 90 mit den Schaltungselementen 20 verliert die gespeicherte
Information und wird in die Normalstellung zurückgeführt, in welcher nur das Schaltungselement
»A« sich in seiner Arbeitsstellung befindet, wenn das Haltepotential kurzzeitig
unterbrochen wird. Um den Verlust der gespeicherten Information zu vermeiden, können
die magnetischen Schaltungselemente 64 benutzt werden. Diese verhindern den Verlust
der gespeicherten Information, da die Permanentmagnete 66 gemäß F i g. 2 und 4 den
Schalter 30 geschlossen halten, wenn die Stromspeisung unterbrochen wird. Kehrt
das Haltepotential zurück, so wird es direkt auf die Wicklungen 24b der vorher in
der Arbeitsstellung befindlichen Schaltungselemente 64 gegeben, um die Schalter
der »Y«-Gruppe dieser Schaltungselemente wieder zu betätigen.
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F i g. 9 zeigt einen zweidirektionalen Zähler 105 mit magnetischen
Gedächtnis-Schaltungselementen 64 an Stelle der elektrischen Gedächtnis-Schaltungselemente
20. Der Zähler 105 ist in gleicher Weise ausgebildet wie der Zähler 90 der F i g.
8, mit Ausnahme einer Abänderung der Mittel, durch die der Zähler 105 in seine Normalstellung
gebracht wird, in welcher nur das Schaltungselement »A« der untersten Stelle
die Arbeitsstellung einnimmt. In dem Zähler 105 ist das Schaltungselement 64 darüber
hinaus in der gleichen Weise abgeändert wie das Schaltungselement 20 des Zählers
90, nämlich dadurch, daß der Permanentmagnet 46 hinzugefügt wird.
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Bei der Anordnung nach F i g. 9 ist eine Nullstellungsklemme vorgesehen,
die über eine Diode 106 mit der gemeinsamen Rückstelleitung 94 und über eine Diode
108 mit der Eingangsklemme des Schaltungselements »A« der untersten Stelle verbunden
ist. Wenn ein positives Signal an die Nullstellungsklemme angelegt wird, wird es
über die Diode 106 auf die Rückstelleitung 94 gegeben, um alle Wicklungen 22 a aller
»X«-Spulen 22 mit Strom zu speisen. Das durch die Wicklungen 22a erzeugte Feld ist
entgegengesetzt gerichtet wie das Feld der Permanentmagnete 66 und bringt alle Schalter
30 in ihre Normalstellung zurück, so daß alle Schaltungselemente 64 von dem Haltepotential
abgeschaltet werden. Das positive Signal der Nullstellungsklemme wird ferner über
die Diode 108 auf die Eingangsklemme des Schaltungselements »A« der untersten
Stelle gegeben. Dies erzeugt gleiche und entgegengesetzte Felder in der »Y«-Spule
24, so daß die »Y«-Gruppe der Schutzrohrankerkontakte nicht betätigt wird und lediglich
die Wicklung 22b der »X«-Spule Strom erhält, so daß die »X«-Gruppe der Schalter
betätigt wird. Bei Beendigung des Nullstellsignals befindet sich die »Y«-Gruppe
der Schalter des Schaltungselements »A «
in der Arbeitsstellung,
so daß auch das Schaltungselement »A « die Arbeitsstellung einnimmt; die übrigen
Schaltungselemente 64 befinden sich in der Normal- oder Ruhestellung.
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Wenn das Schaltungselement »A« sich zur Zeit der Nullstellung
in der Arbeitsstellung befindet, wird der Nullstellungsimpuls auch über die Diode
106 und den jetzt geschlossenen Schalter 36A auf die Rückstellklemme des Schaltungselements
»A« gegeben. Dies würde normalerweise ein Feld erzeugen, welches dem des
Permanentmagneten 66 entgegengesetzt ist, so daß der Schalter 30 öffnen würde.
Die gleichzeitige Stromspeisung der Wicklung22b über die Diode 108 hebt jedoch das
Feld der Wicklung 22 a auf, so daß der Permanentmagnet 66 den Schalter 30 in geschlossener
Stellung hält und damit dieses Schaltungselement bei Beendigung des Nullstellsignals
in der Arbeitsstellung verbleibt.
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Der zweidirektionale Zähler 90 der F i g. 8 kann derart abgeändert
werden, daß ein dezimaler Zähler entsteht, der in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung
betätigt werden kann und positive oder negative Übertragsignale liefert. Ein solcher
Zähler ist in F i g. 10 dargestellt und mit dem allgemeinen Bezugszeichen
110 bezeichnet. Er entspricht dem Zähler 90
der F i g. 8 mit der Ausnahme,
daß der Zähler 110
dezimale Ziffern zählt und speichert und daß er in jeder
Stelle zehn Schaltungselemente 20 enthält, deren erstes mit »A« bezeichnet
ist und den Wert »0« darstellt und deren letztes mit »E« bezeichnet ist und den
Wert »9« darstellt. Der Zähler 110 arbeitet somit grundsätzlich in der gleichen
Weise wie der Zähler 90.
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Wenn jedoch der Zähler 110 sich in einem Zustand befindet,
der die Ziffer »9« darstellt, wobei das Schaltungselement »E« sich in der Arbeitsstellung
und die übrigen Schaltungselemente sich in der Ruhestellung befinden, bewirkt ein
Addiersignal die Rückstellung des Schaltungselements »E« in die Ruhestellung, und
zwar über die Diode 96, die Rückstelleitung 94 und den geschlossenen Schalter
36E. Dieses Signal wird ferner über den geschlossenen Schalter 38E auf die Übertragklemme
gegeben und über eine Diode 112 auf die Eingangsklemme des Schaltungselements
»A «. Das Schaltungselement »A«
wird also in einen Zustand gebracht,
der die Ziffer »0« darstellt. Jedesmal, wenn der Zähler 110 von »9« auf »0«
vorrückt, wird ein übertragsignal abgegeben. Die Diode 112 verhindert, daß
andere Signale, die auf die Eingangsklemme des Schaltungselements »A« gegeben werden,
ein Übertragsignal hervorrufen.
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Wenn der Zähler 110 sich in einem Zustand befindet, der die
Ziffer »0« darstellt, d. h. wenn lediglich das Schaltungselement »A« sich in der
Arbeitsstellung befindet, und wenn dann ein positives Signal auf die Subtrahierklemme
gegeben wird, wird dieses in ähnlicher Weise über die Diode 98 und den geschlossenen
Schalter 36A auf die Rückstellklemme des Schaltungselements »A« gegeben; ferner
wird über den geschlossenen Schalter 34A ein Signal auf eine negative übertragklemme
oder »Borgklemme« gegeben. Das Signal wird ferner über eine Diode 114
auf
die Eingangsklemme des Schaltungselements »E« gegeben, um dieses in die Arbeitsstellung
zu bringen, so daß der Zähler 110 sich in einem Zustand befindet, der die
Ziffer »9« darstellt. Die Diode 114
verhindert, daß andere Signale, die auf
die Eingangsklemme des Schaltungselements »E« gegeben werden, auf die »Borgklemme«
übertragen werden. Wenn der Zähler auf »0« steht und ein Subtrahiersignal auftritt,
wird er daher stets auf »9« gestellt und gleichzeitig ein negatives übertragsignal
abgegeben.
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Einige der Schutzrohrankerkontakte 34, 36, 38
und
40 der »Y«-Gruppe der Schaltungselemente 22
und 64 können derart
mit den Eingangs- und den Rückstellklemmen dieser Schaltungselemente verbunden werden,
daß ein Flip-Flop - bistabiler Multivibrator - entsteht. F i g. 11 zeigt eine solche
Schaltung. Der normalerweise geschlossene Schalter 38 liegt zwischen der
Eingangsklemme des Flip-Flop und dem Eingang des Schaltungselements 20; der
normalerweise geöffnete Schalter 40 liegt zwischen dem Eingang des Flip-Flop
und der Rückstellklemme. In ähnlicher Weise kann das Schaltungselement 64 als Flip-Flop
geschaltet werden. Bei der Schaltung nach F i g. 11 bringt das erste Eingangssignal
das Schaltungselement in die Arbeitsstellung, wobei der Schalter 38 geöffnet und
der Schalter 40 geschlossen wird. Der nächste am Eingang erscheinende Impuls wird
über den geschlossenen Schalter 40 auf die Rückstellklemme des Schaltungselements
gegeben, so daß es wieder in die Normalstellung oder Ruhestellung zurückgeführt
wird. Hierdurch wird der Schalter 38 geschlossen und der Schalter 40 geöffnet,
so daß der nächste Impuls das Schaltungselement wieder in die Arbeitsstellung bringt.
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In F i g. 12 ist ein binärer Zähler 120 dargestellt, der aus
vier Flip-Flops mit den Schaltungselementen 20 besteht. Die vier Schaltungselemente
20 sind mit den Bezugszeichen »A« bis »D« bezeichnet; sie stellen
die binären Werte »1«, »2«, »4« und »8« dar. Die Flip-Flops sind in geordneter Reihe
miteinander verbunden. Der Eingang des ersten Flip-Flop, d. h. des Flip-Flop »A«
der untersten Stelle, ist mit der Signalquelle verbunden. Der Eingang des zweiten
Flip-Flop »B« ist mit der Rückstellklemme des ersten Flip-Flop verbunden, der Eingang
des dritten Flip-Flop mit der Rückstellklemme des zweiten und der Eingang des vierten
Flip-Flop mit der Rückstellklemme des dritten.
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Der erste Impuls bringt das Schaltungselement »A« in die Arbeitsstellung,
wobei der Schalter 38A geöffnet und der Schalter 40A geschlossen wird. Der
zweite Impuls bringt das Schaltungselement »A « in die Normalstellung zurück. Der
zweite Impuls wird auch über den normalerweise geschlossenen Schalter 38B auf das
Schaltungselement »B« gegeben, welches in die Arbeitsstellung gebracht wird. Hierdurch
wird der Schalter 38B geöffnet und der Schalter 40B geschlossen. Der dritte Impuls
bringt lediglich das Schaltungselement »A« in die Arbeitsstellung. Nach dem dritten
Impuls befinden sich die Schaltungselemente »A« und »B« in der Arbeitsstellung,
so daß der Zähler die Zahl »0011« oder »3« darstellt.
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Der vierte Impuls wird über die geschlossenen Schalter 40A, 40B und
38C auf das Schaltungselement »C« gegeben und bringt dieses in die Arbeitsstellung.
Die Schaltungselemente »A« und »B«
werden in die Ruhestellung zurückgebracht.
Nach dem vierten Impuls steht der Zähler auf »0100« oder »4«. In ähnlicher Weise
betätigen die weiteren Impulse den Zähler 120 in normaler binärer Progression,
so daß die Einstellung der vier Schaltungselemente
des Zählers
120 in binärer Form die eingegebene Ziffer oder die Gesamtzahl der empfangenen Impulse
darstellt. Ein gleicher Zähler kann mit den magnetischen Gedächtnis-Schaltungselementen
64 aufgebaut werden.
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Ein binär verschlüsselter Dezimalzähler ist in F i g. 13 dargestellt
und mit dem allgemeinen Bezugszeichen 130 bezeichnet. Er ist im wesentlichen in
der gleichen Weise aufgebaut wie der Zähler 120, außer daß die normale binäre Progression
geändert wurde, so daß der Zähler 130 in die Normal- oder Ruhestellung zurückkehrt,
nachdem er zehn Impulse erhalten hat. Ferner ist dafür gesorgt, daß in diesem Fall
ein übertragsignal abgegeben wird. Die Anordnung ist dabei im einzelnen folgendermaßen.
Der normalerweise geschlossene Schalter 38D des Schaltungselements »D« liegt zwischen
der Rückstellklemme des Schaltungselements »A« und dem Eingang des durch
das Schaltungselement »B« gebildeten Flip-Flops. Ferner ist die Rückstellklernme
des Schaltungselements »A« der ersten oder untersten Stelle über den Schalter
40A mit einer Klemme für das übertragsigmal verbunden und über den normalerweise
geöffneten Schalter 40D mit der Rückstellklemme des Schaltungselements »D« der höchsten
Stelle.
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Der Zähler 130 arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise
wie der Zähler 120, da der Schalter 38D normalerweise geschlossen ist. Beim achten
Impuls werden die Schaltungselemente »A«, »B«
und »C« in die Normalstellung
zurückgeführt, und das Signal an der Rückstellklemme des Schaltungselements »C«
wird direkt auf die Eingangsklemme »S« des Schaltungselements »D«
gegeben, so daß dieses in die Arbeitsstellung gebracht wird. Hierbei wird der Schalter
38D geöffnet und der Schalter 40D geschlossen. Beim neunten Impuls wird das Schaltungselement
»A« in die Arbeitsstellung gebracht, wobei der Schalter 40A geschlossen und der
Schalter 38A geöffnet wird. Der zehnte Impuls bringt das Schaltungselement
»A « in die Normalstellung zurück und wird über die geschlossenen Schalter 40A und
40D auf die Ausgangsklemme für das Übertragsignal sowie auf die Rückstellklemme
des Schaltungselements »D« gegeben. Hierdurch wird das Schaltungselement »D« in
die Normalstellung zurückgeführt und der Zähler 130 in eine Stellung gebracht,
die den Wert Null darstellt. Statt der Schaltungselemente 20 können beim
Zähler 130 auch magnetische Gedächtnis-Schaltungselemente 64 zur Anwendung
gelangen.
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F i g.14 zeigt ein Schaltungselement 140, welches eine weitere Abänderung
des Schaltungselements 20
ist. Bei dem Schaltungselement 140 fallen
die Diode 54, die Wicklung 22a der »X«-Spule 22 und die Rückstellklemme
des Schaltungselements 20 fort. In jeder anderen Hinsicht ist das Schaltungselement
140
in der gleichen Weise ausgebildet wie das Schaltungselement
20. Die Schaltungselemente 140 werden ebenso wie das Schaltungselement
20 dazu benutzt, ein Datenbit zu speichern oder eine gespeicherte Zahl um eine Stelle
zu verschieben. Das Schaltungselement 140 wird jedoch nicht dadurch in die Normalstellung
zurückgeführt, daß eine Rückstellklemme und eine zugehörige »X«-Spule Strom erhält,
sondern durch Unterbrechen des Haltepotentials an einer Stelle außerhalb des Schaltungselements.
F i g. 15 zeigt einen Ringzähler 150, bestehend aus fünf Schaltungselementen
140, die mit den Buchstaben »A « bis »E« bezeichnet sind. Die Halteklemme
eines jeden der Schaltungselemente ist über den normalerweise geschlossenen Schalter
36 der nächsthöheren Stelle mit dem Hauptpotential verbunden, und der normalerweise
geschlossene Schalter 40 eines jeden Schaltungselements steuert die Anlegung des
Signals an die Eingangsklemme des Schaltungselements der nächsthöheren Stelle; ausgenommen
ist hierbei der Schalter 40E. Der normalerweise geschlossene Schalter 38 eines jeden
Schaltungselements unterbricht den Signalweg zur Eingangsklemme dieses Schaltungselements.
-
Im Normalzustand des Zählers 150 befinden sich sämtliche Schaltungselemente
»A« bis »E« in ihrer normalen oder Ruhestellung. Wenn der erste Impuls auf die Eingangsklemme
des Zählers gegeben wird., wird er über die geschlossenen Schalter 38 D, 38 C,
38 B und 38 A auf die Eingangsklemme des Schaltungselements »A « gegeben.
Dieser Impuls setzt die Wicklungen 22 b, 24 b und 24 a unter
Strom. Da beide Wicklungen der »Y«-Spule 24 Strom erhalten, werden die Schalter
34, 36, 38 und 40 der »Y«-Gruppe nicht betätigt. Die Erregung der
Spule 22 b betätigt jedoch die Schalter 28, 30 und 32 der »X«-Gruppe,
so daß diese schließen. Das Schließen des Schalters 30 des Schaltungselements »A«
verbindet die Wicklungen 22 b und 24 b mit dem Haltepotential, und
zwar über den normalerweise geschlossenen Schalter 36B. Wenn der erste Eingangsimpuls
aufhört, führen nur die Wicklungen 22b und 24b Strom, so daß die »X«-Gruppe in der
Arbeitsstellung bleibt und die »Y«-Gruppe in die Arbeitsstellung gebracht wird.
Hierdurch werden die Schalter 36A und 38A geöffnet und der Schalter 40A geschlossen.
Das Öffnen des Schalters 36A hat zu dieser Zeit keine Wirkung; das Öffnen des Schalters
38A unterbricht den Stromkreis zur Anlegung von Eingangsimpulsen an die Eingangsklemme
des Schaltungselements »A «. Das Schließen des Schalters 40A bereitet einen Stromweg
vor, durch welchen der nächste Impuls auf die Eingangsklemme des Schaltungselements
»B« gegeben wird.
-
Der zweite Impuls wird auf die Eingangsklemme des Schaltungselements
»B« gegeben. Hierdurch wird dessen »X«-Gruppe von Schaltern betätigt; wenn der zweite
Impuls endet, wird auch die »Y«-Gruppe der Schalter betätigt, so daß die Schalter
36B und 38B öffnen und der Schalter 40B schließt. Das Öffnen des Schalters 36B entfernt
das Haltepotential von dem in der Arbeitsstellung befindlichen Schaltungselement
»A«, so daß dieses in die Ruhestellung zurückkehrt und dabei die Schalter 36A und
38A schließt und den Schalter 40A sowie die übrigen Schalter öffnet. Das Schließen
des Schalters 38A bereitet einen Stromweg vor, durch welchen ein Arbeitssignal an
die Eingangsklemme des Schaltungselements »A « angelegt wird; dieser Weg wird durch
den geöffneten Schalter 38B unterbrochen. Das Schließen des Schalters 36A bereitet
den Haltestromkreis für das Schaltungselement »E« vor; das Öffnen des Schalters
40A unterbricht den Stromweg, durch den ein Eingangssignal an die Eingangsklemme
des in der Arbeitsstellung befindlichen Schaltungselements »B« angelegt wird. Das
Schließen des Schalters 40B, wenn das Schaltungselement »B« sich in der Arbeitsstellung
befindet, bereitet einen Stromweg
vor, durch welchen der nächste
Eingangsimpuls auf die Eingangsklemme des Schaltungselements »C« gegeben wird.
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Wenn die nächsten drei Impulse auf den Eingang des Zählers gegeben
werden, werden der Reihe nach die Schaltungseinheiten »C«, »D« und »E« in die Arbeitsstellung
und die Schaltungselemente »B«, »C« und »D« in die Ruhestellung gebracht. Wenn das
Schaltungselement »E« in die Arbeitsstellung gebracht wird, schließt der Schalter
40E und verbindet die Ausgangsklemme für das übertragsignal mit der Eingangsklemme.
Das nächste Eingangssignal wird daher über den geschlossenen Schalter 40E auf den
Ausgang gegeben, um ein übertragsignal zu erzeugen; ferner wird es auf die Eingangsklemme
des Schaltungselements »A« gegeben, so daß dieses in die Arbeitsstellung
gebracht wird. Die Betätigung des Schaltungselements »A« bringt das Schaltungselement
»E« in die Ruhestellung zurück und bereitet den Zähler 150 für einen neuen
Arbeitsgang vor. Kehrt das Schaltungselement »E« in die Ruhestellung zurück, so
öffnet der Schalter40E, was zur Folge hat, daß kein übertragsignal abgegeben werden
kann, ehe der nächste Arbeitskreis vollendet ist.
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Die nicht benutzten Schalter 228 und 32 der »X«-Gruppe und der nicht
-benutzte Schalter 34 der »Y«-Gruppe aller Schaltungselemente können dazu benutzt
werden, isolierte Ausgangssignale abzugeben, welche die in dem Zähler 150 gespeicherten
Werte anzeigen. Diese Schalter können in verschiedener Weise geschaltet werden,
um verschiedene Arten von Ausgangssignalen zu ergeben. F i g. 17 ist ein Zeitdiagramm,
aus welchem die Reihenfolge hervorgeht, in der die Schalter geschlossen werden,
und die Dauer des Schließens eines jeden Schalters. Die Eingangsimpulse sind in
der ersten Reihe dargestellt. Die Zeit des Schließens eines jeden Schalters ist
durch eine starke horizontale Linie dargestellt. Das Diagramm zeigt jeweils den
Schalter 28 der »X«-Gruppe und den Schalter 34 der »Y«-Gruppe. Verschiedene Arten
von Ausgangssignalen des Zählers 150 können erhalten werden, indem man verschiedene
Schalter der »X«-Gruppe-oder der »Y«-Gruppe auswählt, oder indem man diese Schalter
in verschiedener Weise miteinander verbindet.
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Wenn beispielsweise lediglich die Schalter 28 der Schaltungselemente
»A« bis »E« benutzt werden, um Ausgabesignale zu erzeugen,, dann weisen diese eine
Cberlappung auf, deren Dauer gleich der Dauer eines -Impulses ist. Wie aus F i g.
17 zu ersehen, schließt der Schalter 28A bei Beginn des ersten Impulses und
öffnet am Ende des zweiten Impulses; der Schalter 28B schließt bei Beginn des -zweiten
Impulses und öffnet am Ende des dritten Impulses. Werden die Schalter 34 der »Y«-Gruppe
für die Ausgabesignale benutzt; so beträgt die überlappung der Signale etwa 1 Millisekunde.
Beispielsweise schließt der Schalter 34A bei Beendigung des ersten Impulses und
öffnet bei Beendigung des zweiten Impulses; der Schalter 34B schließt bei Beendigung
des zweiten Impulses und öffnet bei Beendigung des dritten Impulses. Eine überlappung
dieser Schaltzeiten in der Größenordnung einer Millisekunde ist vorgesehen, da die
Nebenschlußwirkung der Wicklung 24 a das Öffnen des Schalters 34 des Schaltungselements
»A« verlangsamt.
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Das Schaltungselement 140 der F i g. 14 kann weiter abgeändert werden,
indem der Schutzrohrankerkontakt 32 entfernt und die Schutzrohrankerkontakte 28
und 30 wieder derart in der »X«-Spule angeordnet werden, daß ein Permanentmagnet
unmittelbar neben dem Schutzrohrkontakt 28 angeordnet ist, der ein Feld genügender
Stärke .erzeugt, um den Schutzrohrankerkontakt 28 in einer normalerweise geschlossenen
Stellung zu halten. Die Polarität dieses Permanentmagneten wird so gewählt, -daß
sie entgegengesetzt der Polarität des durch die Wicklung 22 b erzeugten Feldes ist.-
Wenn die Wicklung 22 b Strom erhält, um den normalerweise geöffneten Schalter
30 zu schließen, wird daher der normalerweise geschlossene Schalter 28 .geöffnet.
Wird das Schaltungselement mit dieser Abänderung in dem Zähler 150 verwendet, so
können- die normalerweise geschlossenen Schalter 28 der »X«-Gruppe und die normalerweise
geöffneten Schalter 34: der »Y«-Gruppe gemäß F i g. 16 geschaltet werden,
um nicht überlappte Ausgangssignale an. einer gemeinsamen Ausgangsklemme zu erhalten.
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Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 16 liegt der normalerweise
geöffnete Schalter 34 eines der abgeänderten Schaltungselemente 140 in Reihe mit
dem normalerweise geschlossenen Schalter 28 der nächsthöheren Stelle zwischen der
Ausgangsklemme und einem Bezugspotential, beispielsweise Erde. Beispielsweise liegt
der normalerweise geöffnete Schalter 34A in Reihe mit dem normalerweise geschlossenen
Schalter 28B. Wenn bei Beendigung des ersten Impulses die >Y«-Gruppe des Schaltungselements
»A « betätigt wird und mit ihr der Schalter 34 A, wird Erde über die Schalter 28B
und 34A an die Ausgangsklemme gelegt. Dieses Erdpotential bleibt bis zum Beginn
des zweiten Impulses bestehen, der das Schaltungselement »B« betätigt und den normalerweise
geschlossenen Schalter 28B öffnet. Dies unterbricht die Anlegung von Erde an die
gemeinsame Ausgangsklemme und ergibt ein Ausgangssignal mit einer Einschaltzeit,
welche gleich der Pause zwischen dem Ende des ersten und dem Beginn des zweiten
Impulses ist, d. h., es werden unüberlappte Ausgangssignale erzeugt. In ähnlicher
Weise steuert die Funktion der übrigen Stellen des Zählers 150 die anderen in F
i g. 16 dargestellten Schalter, um ünüberlappte Ausgangssignale zü- er= halten.
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