Einrichtung zum Umformen von stochastisch verteilten Impulsen einer Impulsreihe in eine Impulsreihe mit vorgegebenen Mindestabständen In der Zähltechnik kommen verschiedentlich Im pulsreihen vor, bei welchen zufolge einer stochasti- schen Verteilung von Impulsen mitunter eine zeit liche Anhäufung derselben auftreten kann.
Beispiels weise können Impulse, die aus verschiedenen Quellen stammen, zeitlich sehr nahe beieinander liegen, oder es können auf einem Fliessband befindliche Einhei ten, die mittels Impulsen gezählt werden sollen, so nahe aneinandergerückt sein, dass eine plötzliche Häufung von Impulsen die Folge ist. Von einer Häufung kann natürlich nur gesprochen werden, wenn im Vergleich zu der durchschnittlich auszu wertenden Impulsanzahl kurzzeitig eine bedeutend grössere Anzahl in der Zeiteinheit auftritt. Hiebei kann es sich ergeben, dass die Einrichtung, welche diese Impulse auszuwerten bzw. zu zählen hat, zu folge ihrer Konstruktion zu träge wäre, um solche rasch hintereinanderliegende Impulse zu verarbeiten.
In einem solchen Falle ist es zweckmässig, durch eine geeignete Einrichtung dafür zu sorgen, dass rasch hintereinander auftretende Impulse in einem Speicher werk zwischengespeichert werden und aus diesem Speicherwerk mit einem vorgegebenen Rhythmus ausgezählt werden, welcher an die maximale Arbeits geschwindigkeit des angeschlossenen Mess- oder Re gistrierwerkes angepasst ist. Für das rasche Einspei chern von Impulsen eignen sich in erster Linie elek tronische Schaltelemente wie Kaltkathodenröhren und Transistorschaltungen.
Aus beiden Elementen lassen sich Schieberegister aufbauen, welche vorwärts und rückwärts gesteuert werden können, wobei die Stel lung des Schieberegisters Aufschluss über die Anzahl der eingespeicherten bzw. ausgezählten Impulse gibt.
Demnach ist eine Einrichtung zum Umformen von stochastisch verteilten Impulsen einer Impuls reihe in eine Impulsreihe mit vorgegebenen. Mindest- abständen gemäss der Erfindung dadurch gekenn zeichnet, dass mehrere bistabile elektronische Ele mente zu einem offenen Schieberegister zusammen geschaltet sind, wobei die stochastisch verteilten Im pulse dieses Schieberegister in die eine Richtung verstellen, während getrennt davon erzeugte Zähl impulse konstanten, zeitlichen Abstandes dasselbe Schieberegister in Richtung der Ausgangslage zurück stellen, dass ferner ein elektronisches Schaltelement vorhanden ist, welches stets dann einen Impuls ab gibt,
wenn ein Zählimpuls eintrifft und das Schiebe register nicht in der Ausgangsstellung steht, das hin gegen keinen Impuls abgibt, wenn das Schieberegister in der Ausgangsstellung steht und ein Zählimpuls eintrifft, wobei Vorsorge getroffen ist, dass die pro Zeiteinheit erzeugten Zählimpulse, über einen länge ren Zeitraum gesehen, die stochastisch verteilten Impulse an Zahl übertreffen.
Anhand der Zeichnungen werden zum besseren Verständnis der Erfindung Ausführungsbeispiele be schrieben. Es zeigen die Fig. 1 eine Ausführungsform mit Kaltkathodenröhren als elektronische Schalt elemente, die Fig. 2 und 2a ein mit Transistoren bestücktes Schaltelement, das zum Aufbau einer erfindungsgemässen Einrichtung geeignet ist, und Fig. 3 die aus diesen Schaltelementen aufgebaute Einrichtung.
Fig. 1 stellt die Schaltung eines Intervallumfor- mers mit Kaltkathodenröhren 1-4 dar. Es ist eine Vor- und Rückwärtszählkette vorgesehen, die eine Ausgaberöhre 5 besitzt. Die Kathoden 6 sämtlicher Röhren dieser Zählkette, mit Ausnahme der ersten, sind auf die Zündelektrode 7 der Ausgaberöhre über Dioden 8 ausgekoppelt. Die umzuformende Impuls reihe A schaltet die Zählkette von links nach rechts weiter, während Impulse B eines Impulsgebers dieselbe Zählkette von rechts nach links zurückstel len.
Gleichzeitig wird die Ausgaberöhre 5 durch den Impulsgeber jedesmal zur Abgabe eines Impulses C veranlasst, solange eine der Röhren der Zählkette, mit Ausnahme der ersten, brennt. Die ausgegebenen Impulse C weisen somit das Intervall der Impulse B des Impulsgeber auf; ihre Anzahl ist gleich der Impulszahl A der umzuformenden Impulsreihe. Die Länge der Zählkette muss so gewählt sein, dass auf Grund der zu erwartenden statistischen Wahrschein lichkeit genügend Speichermöglichkeit für rasch hintereinander auftretende Impulse der umzuformen den Impulsreihe gegeben ist. Voraussetzung für ein einwandfreies Funktionieren der Schaltung ist, dass Impulse der Impulsreihe<I>A</I> bzw. der Impulsreihe<I>B</I> nicht gleichzeitig auftreten können.
Auf ähnliche Weise lässt sich ein Schieberegister aus bistabilen transistorisierten Elementen aufbauen. Fig. 2 zeigt die Innenschaltung eines bistabilen Ele mentes, welches als Baustein für ein Schieberegister benutzt werden kann. Die Schaltung arbeitet elek trisch vollkommen symmetrisch. Die Widerstände R1 bis R6 bilden Spannungsteilerketten, welche so bemessen sind, dass stets ein Transistor geöffnet und der andere geschlossen ist. Soll das bistabile Element von einer Lage in die komplementäre Lage gebracht werden, so wird der offene Transistor durch einen kurzen positiven Spannungssprung an seiner Basis gesperrt und damit der Umschaltvorgang ein geleitet.
Die positive Spannung an der Basis kann entweder über die Gleichstromeingänge 13 bzw. 16 oder über die Wechselstromeingänge 14 bzw. 15 aufgebracht werden. Befindet sich beispielsweise der Transistor Trl im geöffneten Zustand und soll er über den Wechselstromeingang 14 mit Hilfe eines positiven Spannungssprunges gesperrt werden, so ist es nicht nur erforderlich, dass der über den Konden sator Cl eingeleitete Spannungssprung eine hinrei chende Flankensteilheit besitzt, sondern es muss ausserdem der Punkt 12 ungefähr das Potential des Emitters haben.
In diesem Fall hat auch der Knoten punkt a die gleiche Vorspannung, und der Spannungs sprung hebt diesen Knotenpunkt auf einen positiven Wert, so dass der Sperrstrom über die Diode D1 der Basis des Transistors Trl zufliesst. Hat der Punkt 12 hingegen eine negative Vorspannung, so hat der Knotenpunkt a zunächst das gleiche negative Poten tial, da die Diode D1 sperrt. Der über den Kon densator Cl eingeleitete Spannungssprung hebt den Knotenpunkt a von diesem negativen Potential bis knapp unter das Emitterpotential, so dass über die Diode D1 kein Sperrstrom geleitet wird. Der Transis tor bleibt weiterhin geöffnet.
Im Blockschaltbild Fig. 2a sind die wesentlichsten Anschlüsse dieser bistabilen Einheit gekennzeichnet, die Anschlüsse zur Zuführung der Versorgungsspannungen sind der Ein fachheit halber weggelassen.
Das vereinfachte Blockschaltbild gemäss Fig. 2a ist bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung des Intervallumformers verwendet. Die stochastisch ver- teilte Impulsreihe A ist auf die Wechselstromeingänge mit den Klemmanschlüssen 14 geschaltet. Das am linken Ende befindliche bistabile Element hat an der Klemme 12 die Vorspannung 0 Volt, so dass beim ersten Impuls der linke Transistor Trl gesperrt wird.
Nach dem Umschaltvorgang ändert sich das Potential an der Klemme 18, das bisher negativ war, zufolge des geöffneten rechten Transistors Tr2 und nimmt ungefähr Emitterpotential an. Da das zweite bistabile Element mit seiner Klemme 12 mit dem Ausgang 18 des ersten bistabilen Elementes ver bunden ist, sind die Voraussetzungen geschaffen, dass beim nächsten Impuls auch das zweite bistabile Element in die gleiche Lage versetzt wird wie das erste; beim dritten Impuls schaltet sich das dritte bistabile Element in die gleiche Lage usw.
Die gleichen Überlegungen gelten für die Impuls reihe B. Diese Impulse sind auf die Wechselstromein- gänge 15 geschaltet; das ganz rechts liegende bistabile Element hat an der Klemme 17 die Vorspannung 0 Volt, so dass sein rechter Transistor beim ersten Impuls der Impulsreihe B gesperrt wird. Der 2. Im puls der Impulsreihe B sperrt den rechten Transi stor des vorletzten Elementes usw.
Die Funktionsweise der Schaltung ist nun kurz folgende: Beim Einschalten nimmt jedes bistabile Element eine beliebige Lage ein, da jedes bistabile Element den Zufälligkeiten des Einschaltvorganges ausgesetzt ist. Die Impulsreihe A versetzt in kürzester Zeit die linken bistabilen Elemente in die Lage mit gesperrten Transistor Trl, die Impulsreihe<I>B</I> versetzt die rechts liegenden Elemente in die Lage mit gesperrtem Transistor Tr2. Je nachdem, ob die Impulsreihe<I>A</I> oder die Impulsreihe<I>B</I> überwiegt, wandert die Trennungslinie zwischen den Elementen mit Linkslage und denen mit Rechtslage auf und ab.
Vereinbarungsgemäss überwiegt im Durchschnitt die Impulsreihe B, so dass die Kette immer in die untere Endlage zurückgetrieben wird. Wenn in der linken Endlage durch die Impulsreihe A ein Impuls eingespeichert wird, so sperrt der linke Transistor Trl des ersten Elementes, und der Ausgang 8 erhält die Vorspannung 0 Volt. Solange dieses bistabile Element in dieser Lage steht, wird jeder Impuls der Impulsreihe B an den Ausgang der Schaltung weiter gegeben. Die Weitergabe erfolgt dadurch, dass die Vorspannung von Punkt 18 über den Widerstand R2 auf den Knotenpunkt d übertragen wird. Jeder positive Impuls der Impulsreihe B hebt über den Kondensator C diesen Knotenpunkt auf positive Werte.
Da der Punkt e über den Widerstand R 1 mit 0 Volt vorgespannt ist, fliesst bei jedem positiven Impuls ein Sperrstrom über die Diode D in den ange schlossenen Impulsformer 1F, welcher den Ausgangs impuls formt. Die Funktionsweise der Schaltung ist gleich wie bei der zuvor beschriebenen Kaltkathoden röhrenschaltung, d. h. wenn von der Ausgangslage des Schieberegisters weg drei Impulse der regel mässigen Impulsreihe in das Schieberegister einge speichert wurden, so sind drei Impulse der Zähl- impulsreihe notwendig, um den Speicherinhalt wieder auszuzählen, wobei bei jedem Zählimpuls am Aus gang der Schaltung ein Abgabeimpuls auftritt.
Der Vorteil dieser Schaltung gegenüber der Kaltkathoden zählkette besteht darin, dass jede Unordnung, die durch von aussen kommende Störungen im Schiebe register hervorgerufen würde, in kürzester Frist auto matisch ausgeschieden wird, da die eine Impulsreihe die Information 0 von der einen Seite und die andere Impulsreihe die Information 1 von der anderen Seite einspeichert. Bei der Schaltung mit Kaltkathodenröhren könnte durch eine von aussen kommende Störung eine zweite Röhre zur Zündung gebracht werden, wodurch das einwandfreie Arbei ten des Registers verhindert würde. In diesem Fall müsste durch einen neuerlichen Stellimpuls die Aus gangsstellung der Schaltung wieder hergestellt werden.