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Vorrichtung zur Anzeige von digitalen Signalen Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Anzeige von digitalen Signalen, insbesondere des Ztihlerstandes
eines Binärzählers in einer Vorrichtung zum Herstellen von Steuerbändern flir Setzt
maschinen.
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Zur Anzeige von Digitalsignalen ist es bekannt (DT-PS 1 179 222) eine
bewegliche Blende zu verwenden» deren einzelnen Stellungen Digitaiwerte in Form
abtastbarer Marken in binärer Darstellung zugeordnet sind. Der der Stellung der
Blende zugeordnete Digi.
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talwert wird mit dem Wert des anzuzeigenden Digitalsignals verglichen
und bei Nichtübereinstimmung die Blende mittels einer Antriebsvorrichtung so lange
verstellt, bis Gleichstand herrscht.
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Bei dieser Anzeigevorrichtung erfordert das Anbringen der Marken,
seien es Kontaktbahnen oder fotoelektrisch abtastbare Ilarkierungen, hohe Präzision.
Der durch die Länge der Blende gegebene Anzeigebereich kann nicht beliebig rein
unterteilt werden, ohne daß der Aufwand dafür unverhältnismäßig groß wird.
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Die Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteil digitaler Anzeigeeinrichtungen
zu umgehen und eine Anzeigevorrichtung zu schaft fen, die bei gleicher Genauigkeit
weniger Platz benötigt bzw.
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bei gleichem Platzbedarf eine höhere Genauigkeit bietet als die bekannte
Vorrichtung. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das anzuzeigende
Digitalsignal in einem Digital-Analog-Wandler in ein pulsdauermoduliertes Analogsignal
umgewandelt und dessen zeitlicher Mittelwert mit einem von der Stellung der Anzeigemittel
abgeleiteten Signal verglichen und die Differenz beider Signale einer Regelsohaltung
als
Regelgröße zugeführt wird, welche Regelschaltung einen Motor enthält, der abhängig
vom Vorzeichen der Regelgröße die Anzeigemittel in die eine oder andere Richtung
verstellt, bis zwischen anzuzeigendem und angezeigtem Wert Übereinstimmung besteht.
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Die Umwandlung des Digitalsignals in ein pulsdauermoduliertea Analogsignal
bietet den Vorteil, daß Widerstandstoleranzen sowie Restspannungen und Plußspannungen
von elektronischen Schaltern die Umsetzungsgenauigkeit nicht beeinflussen. In einer
Ausführung der Erfindung ist dafUr vorgesehen, daß der Digital-Analog-Wandler aus
einem Hilfszähler, der von Taktimpulsen festgelegten Frequenz beaufschlagt wird
und dessen Stand durch eine Vergleichsschaltung ständig mit dem anzuzeigenden Digitalsignal
verglichen wird, sowie einer bistabilen Einrichtung besteht, die bei einer als Grundstellung
definierten Stellung des Hilfszählers in die Arbeitslage und bei Ubereinstimmung
des Digitalsignals mit dem Zählerstand in dSe Ruhelage umgesteuert wird.
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In der genannten Anordnung liefert die bistabile Einrichtung eine
Rechteckwechselspannung, deren Tastverhältnls mit dem Wert des Digitalsignals in
Beziehung steht. Es ist diesem Wert direkt proportional, wenn als Grundstellung
die Stellung des Hilfszählers herangezogen wird, in der sämtliche zur den zu verarbeitenden
Bereich des Digitalsignals maßgeblichen Zählerstufen ihre Null-Stellung einnehmen.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht demnach vor, daß der Hilfszähler
mindestens einen derartigen Umfang hat wie das größte zu verarbeitende Digitalsignal
und das Erreichen seiner Grundstellung aus dem Überschreiten der Jeweils genutzten
Zählerkae pazität abgeleitet wird.
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Eine bevorzugto Ausführung der Erfindung, die vor allem dann vorteilhaft
ist, wenn das Digitalsignal in Binärform vorliegt, ist dadurch gekennzeichnet, daß
als Hilfszähler ein aus bistabilen Stufen aufgebauter Binärzähler eingesetzt ist
und das Erreichen seiner Grundstellung aus dem Ubergang der höchstwertigen für den
Vergleich bendtlgten Stufe aus der Arbeitsin die Ruhelage abgeleitet wird.
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Dabei wird ein besonders wirtschaftlicher Aufbau dadurch erreicht,
daß der Hilfszähler aus Flip-Flop-Sturen in integrierter Schaltung besteht.
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In einer Ausführung der Erfindung ist des weiteren vorgesehen, daß
als Vergleichsschaltung eine an sich bekannte integrierte Äquivalenz-Prüfschalung
eingesetzt ist. Ferner ist es vorteilhart, wenn auch als bistabile Einrichtung eine
Flip-Flop-Stufe in integrierter Bauweise eingesetzt ist.
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Im pulsdaußrmodulierten Signal steht der Analogwert in Zeitform zur
VerfUgung. Daraus l§ßt sich durch zeitliche Mittelwertbildung ein analoges amplitudenmoduliertes
Signal gewinnen.
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Das Ergebnis der Mittelwertbildung wird umso genauer, je steiler die
Flanken der Rechteckspannung sind und je exakter die Rechteckspannung einen oberen
und unteren Spannungswert einhält.
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FUr eine Anzeige mit hoher Auflösung ist deshalb nach einer Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, daß der bistabilen Einrichtung eine Schaltersture nachgeschaltet
ist.
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Der Vergleich zwischen dem anzuzeigenden Digitalsignal und der Stellung
der Anzeigemittel wird bei Einsatz eines Digital-Analog-Wandlers der oben beschriebenen
Art in einer Ausführung der Erfindung dadurch bewirkt, daß die von der bistabilen
Einrichtung am Ausgang des Digital-Analog-nJandlers gelieferte pulsdauermodulierte
Rechteckspannung bzw. eine von ihr Uber eine Schalterstufe im gleichen Takt gesteuerte
Rechteckspannung
integriert, mit der an einem Potentiometer, das
mit dem die Anzeigemittel verstellenden Motor gekoppelt ist, abgegriffenen Spannung
in einer Differenzschaltung verglichen und die so gewonnene Gleichspannung als Regelgröße
für die Verstellung des Motors benutzt wird.
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Während nach obigem eine aus der Rechteckspannung durch Integration
erhaltene Gleichspannung fUr den Vergleich benutzt wird, ist es auch möglich, die
Rechteckspannung direkt zur Differenzbildung heranzuziehen und den Mittelwert erst
aus der Differenz zu bilden. Dieses Verfahren bietet hinsichtlich Einschwingen sogar
Vorteile gegenüber dem erstgenannten. Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die von der bistabilen Ein richtung am Ausgang des
Digltal-Analog-Wandlen gelieferte pulsdauermodulierte Rechteckspannung bzw. eine
von ihr Uber eine Schalterstufe im gleichen Takt gesteuerte Rechteckspannung in
einer Differenzschaltung mit der an einem Potentiometer, das mit dem die Anzeigemittel
verstellenden Motor gekoppelt ist, verglichen und das Ausgangssignal der Differenzschaltung
einer Integrationsßchaltung zugeführt wird, deren Ausgangs-Qleiohspannung als Regelgröße
tür die Verstellung des Motors benutzt wird.
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In beiden Fällen kann der gewUrischte Mittelwert dadurch gebildet
werden, daß als Integrationsschaltung ein Tiefpaß eingesetzt ist.
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Wenn der Integrator nicht ideal wirkt, was hohen Aufwand erforderte,
enthält die von ihm abgegebene Gleichspannung noch Restanteile der durch die Taktfrequenz
und den genutzten Umrang des Hilfszählers bestimmten Grundfrequenz der pulsdauermodue
lierten Schwingungen. Sie können zwar keine Störungen verursachen, aber den Motor
hörbar vibrieren lassen. Um dies zu
verhindern, ist in einer Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, daß der Regelkreis eine Bandsperre fUr die arundrrequenz
der pulsdauermodulierten Schwingungen enthält.
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Eine Verbesserung des Einschwingverhaltens wird in einer Weiterbildung
der Erfindung dadurch erreicht, daß der Regelkreis frequenzabhängige Glieder enthält,
die ihm das Verbalten eines PID-Reglers geben.
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Um hinreichend Energie für die Steuerung des die Anzeigemittel verstellenden
Motors zu erhalten, ist in einer Ausführung der Erfindung des weiteren vorgesehen,
daß der Regelkreis einen ei stungsverstärker enthält.
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Wenn zwei oder mehr Digitalsignale anzuzeigen- sind, ist nicht der
doppelte bzw. vielfache Aufwand nötig. Vielmehr ist eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige von zwei oder mehreren Digitalsignalen
zwei oder mehrere, den betreffenden Anzeigemitteln zugeordnete Regelschaltungen
vorgesehen sind, die von entsprechend vielen bistabilen Einrichtungen beaufschlagt
werden, und Je Digitalsignal eine Vergleichsschaltung vorhanden ist, wobei die Vergleichsschaltungen
und die bistabilen Einrichtungen von einen gemeinsamen Hilfszähler gesteuert werden.
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Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt. Digitalsignale
können sehr genau zur Anzeige gebrscht werden, ohne daß die Anzeigemittel mit hoher
Präzision ausgestattet werden mUssen. Für den in Betracht kommenden Anzeigebereich
lKßt sich eine Skala Uberschaubarer Lange wählen, die nicht an den Platzbedarf von
digitalen optischen oder elektrischen Signalgebern gebunden ist. Um gleichzeitig
mehrere Digitalsignale anzuzeigen, ist kein entsprechend vervielfachter Aufwand
nötig. Außer dem dem Digitalsignal entsprechenden Wert steht nach der Digital.
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Analog-Umsetzung auch dessen Komplementärwert zur Verfügung und kann
naoh Wahl die Anzeigemittel steuern. Dies ist z. B.
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in einer Vorrichtung zum Herstellen von Steuerbändern+ von Vorteil,
wenn ständig oder ab einem bestimmten Zählerstand der Zeilenrestwert angezeigt oder
anderweitig verarbeitet werden soll.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in Fig. 1 und 2 dargestellten
Ausftihrungsbeispiels näher beschrieben und in ihrer Wirkungsweise erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 den Digital-Analog-Umsetzer, Fig. 2 den Regelkreis
tUr die Anzeigemittel.
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Das anzuzeigende Digitalsignal D 1 ist in Fig. 1 in einem Binärzähler
1 gespeichert, der aus Flip-Flop-Stufen 1/1 bis 1/n aufgebaut ist. Der Binärzähler
1 sei beispielsweise der die Zeichenbreiten und Einsatzbrelten der Spatienkeile
summierende Breitenzähler einer Vorrichtung zum Herstellen von Steuerbändern fur
Setzmaschinen, der im folgenden kurz als Perforator bezeichnet wird In diesen Zähler
1 werden die genannten Breitenwerte, z.B. jeweils zu einem durch ein von links zugeführtes
Taktsignal beatimmten Zeitpunkt Ubernommen und zum bereits vorliegenden Zählerstand
addiert. Eingabe und Summation können aber auch unabhängig von einem Taktsignal
erfolgen. wenn man den Ausgang jeder Zählerstufe Vt bis 1/n in bekannter Weise mit
dem Eingang jeder nächsthöheren Zählerstufe zu einer Untersetzerschaltung verbindet.
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Die Ausgänge der Zählerstufen 1/1 bis 1/n sind mit einer n-stufigen
Vergleichseinrichtung 2 verbunden, die aus n Xquivalenz-PrUfschaltungen 2/1 bis
2/n und einer gemeinsamen Verknüpfungsschaltung 2v besteht. Ebenfalls an die Vergleichseinrichtung
2
sind die Ausgänge der Zählerstufen 4/1 bis 4/n eines n-stufigen Hilfszählers 4 angeschlossen,
der im Ausfuhrungsbeispiel aus in Kette geschalteten Flip-Flop-Stufen besteht. Der
Zähler 4 wird won einem Taktgenerator 3, beispielsweise einem astabilen Multivibrator,
mit Impulsen etwa konstanter Frequenz beaufschlagt und läuft jeweils innerhalb einer
Zeit, die dem 2a-fachen der Periodendauer des Taktgenerators 3 entspricht, vom niedrigsten
Zählerstand (000...0) bis zum hächsten Zählerstand (111...1) durch. Da dieser Vorgang
sich periodisch wiederholt und der Zählerstand währenddessen von der Vergleichsschaltung
2 abgetastet wird, wird die betreffende Zeit im folgenden Abtastperiode bezeichnet.
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Der Hilfszähler 4 weist so viele Stufen aur wie der Zähler 1, der
entsprechend der kleinsten anzuzeigenden Breiteneinheit und der größten zu verarbeitenden
Zeilenbreite ausgelegt ist. An deninversen Ausgang der letzten Zählerstufe 4/n ist
der Setzeingang einer bistabilen Einrichtung oder Kippstufe 7, für die gleichfalls
eine Flip-Plop-Stufe eingesetzt werden kann, angeschlossen. Die Kippstufe 7 wird
dadurch bei Jedem Übergang der letzten Zählerstufe 4/n aus der Arbeitslage (1) in
die Ruhelage (0) in ihre Arbeitslage (1) versetzt. Bezogen auf den gesamten Hilfszähler
4 bedeutet das, daß der Kippvorgang der Kippstufe 7 ron 0 auf 1 am Ende jeder abgelaufenen
(oder am Anfang jeder neuen) Abtastperiode, wenn auf den Zähler stand 111...1 der
Zählerstand 000...0 folgt, stattfindet. Durch eine Verbindung mit der Spannungsversorgung
kann ferner sicher gestellt werden, daß die Kippstufe 7 bei Einschalten der Go.
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samtanordnung die Arbeitslage (1) einnimmt.
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Der RUckstelleingang der Kippstufe 7 ist mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung
2 verbunden, die nur dann ein 1-Signal abgibt, wenn sämtliche Äquivalenz-Prüfschaltungen
2/1 bis 2/n
ein 1-Signal zum Zeichen der Ubereinstimmung zwischen
Digitalsignal D-1 im Binärzähler 1 und Zählerstand des Hilfszählers 4 liefern. Das
Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 2 steuert die Kippstufe 7 von der Arbeitslage
(1) in die Ruhelage (0) um.
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Zu Beginn ist die Kippstufe 7 also jeweils in Arbeitslage (1) und
bleibt dort so lange, bis der stand des Hilfszählers 4 gleich dem Stand des Binärzählers
1 ist. Dann wird sie in die Ruhelage umgeschaltet und verharrt dort so lange, bis
eine neue Abtastperiode beginnt; woraufhin sich der Vorgang wiederholt. Am Ausgang
Q der Kippstufe 7 ist demnach eine Rechteckwechselspannung abnehmbar, deren Periodendauer
gleich der Dauer der Abtastperiode ist und deren Tastverhältnis, d. h. das VerhXltnis
von Impuls zeit zu Periodendauer, wobei die Impulszeit der Zeit entspricht, in der
sioh die Kippstufe 7 in der Arbeitslage befindet, dem Wert des Digitalsignals D
1 im Verhältnis zur ausgenutzten Kapazität des Hilfszählers 4 proportional ist.
Die "ausgenutzte Kapazität" des Hilfezählers 4 ist gleich dem höchsten erreichbaren
Zählerstand innerhalb einer Abtastperiode und somit davon abhängig, welche Zählerstufe
den Setzeingang der Kippstufe 7 ansteuert. Da dies festgelegt ist und Uberdies auch
die Dauer der Abtastperiode davon abhängt, ist die Impulszeit der von der Kippstufe
7 abgegebenen Rechteckwechselspannung dem Wert des Digitalsignals D 1, also der
Stellung des Binärzählers 1, direkt proportional. Folglich steht am Ausgang Q der
Kippstufe 7 ein dem Digitalsignal D 1 entsprechendes Analogsignal A 1 direkt in
Zeitform zur VerfU-gung.
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Gemäß Fig. 2 wird die am Ausgang der Kippstufe 7 abnehmbare Rechteckwechselspannung
A 1 einer Schaltenstufe 9 zugeführt, rUr die im Beispiel ein Transistor eingesetzt
ist. Zweckmäßig verwendet man an dieser Stelle ein Schaltelement, das mit hoher
Flankensteilheit bis zu geringen Restspannungen durchschaltet, z. B. einen Feldeffekt-Transistor.
Die Schaltersture 9 liegt
an der gleichen Betriebspannung (+UB),
an die auch ein Potentiometer 11 angeschlossen ist, dessen Schleifer von oder synchron
mit den Anzeigemitteln verstellt wird. Die nicht dargestellten Anzeigemittel können
dabei eine reste Skala mit einem mit dem Potentiometer-Schleifer verbundenen Zeiger
oder eine bewegliche Blende, die evtl. skaliert ist und vom gleichen Motor 17, der
das Potentiometer 11 verstellt, bewegt wird, sein.
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Widerstände 10a, lOb und lOc, von denen einer vorzugsweise einstellbar
ist, dienen dazu, den Ausateuerungsbereich des Potentiometers 11 festzulegen.
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Der Ausgang der Schalterstufe 9, an dem die gleiche Re¢hteckwechselspannung
wie am Ausgang der Kippstufe 7 - nun aber mit sehr steilen Flanken und einer der
Betriebsspannung des Potentiometers 11 angepaßten Amplitude - erscheint, ist mit
einem Eingang (+) eines Differenzverstärkers 12 verbunden, dessen zweiter Eingang
(-) am Schleifer des Potentiometers 11 liegt. Am Ausgang des Differenzverstärkers
12 ist infolgedessen eine Rechteckwechselspannung abnehmbar, die um den Betrag der
am Schleifer des Potentiometers 11 liegenden Spannung zu negativen Werten hin potential/verschoben
ist. Sie wird durch einen mittelwertbildenden Integrator 13, wie es beispielsweise
ein Tiefpaß ist, in eine Gleichspannung umgewandelt, die erforderlichenfalls in
einer Bandsperre 14 von Restanteilen der Grnndfrequenz der Pulsdauermodulation,
das ist die dem Kehrwert der Abtastperiode entsprechende Frequenz, befreit wird.
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Die Höhe der genannten Gleichspannung entspricht der Differenz zwischen
dem Mittelwert der von der Schalterstufe 9 gelieferten Rechteckwechselspannung und
der am Schleifer des Potentiometers 11 liegenden Gleichspanrning. Diese Differenz-Gleichspannung
wird als Regelgröße fur du Nachstellen der Anzeigemittel und des mit ihnen gekoppelten
Potentiometers 11 benutzt. Dazu wird mit Hilfe eines leistungsverst1Lrkers 16 sus
der Regelgröße eine
Stellgröße fUr den. die Anzeigemittel und das
Potentiometer 11 verstellenden Motor 17 gewonnen. Damit diese Stellgröße außer dem
in der Gleichspannung bereits enthaltenen Proportional- und Integral-Anteil auch
deren Differential-Anteil be rücksichtigt, ist zwischen der Bandsperre 14 und dem
Ieistungsverstärker 16 noch ein den Frequenzgang korrigierendes Glied 15 vorgesehen.
Der gesamte Regelkreis hat damit die Eigenschaften eines PID-Reglers.
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Der Leißtungsverstärker 16 ist so ausgelegt, daß der Motor 17 bereits
bei kleinen Unterschieden zwischen der Potentlometerspannung und dem Mittelwert
der von der Schalterstufe 9 abgegebenen Rechteckwechselspannung A 1 seine volle
Betriebsspannung erhält (Übersteuerung). Erst kurz vor dem Abgleich, wenn die besagte
Differenz gegen Null geht, sinkt die dem Motor 17 zugeführte Spannung ab, der vorher
übersteuerte PID-Regler wird wirkßam und der Motor gebremst. Infolgedessen wird
ein schneller Abgleich erzielt.
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FUr ein Zahlenbeispiel seien folgende Verhältnisse angenommen.
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Die Spannung UB betrage 7,2 V, und die Widerstände 10a, lOb und 10c
seien so bemessen, daß am Ausgang der Schalterstute bei gesättigtem Transistor 9
eine Spannung von 0,4 V und bei gesperrtem Transistor 9 eine Spannung von 6,8 V
auftritt. Dazu muß man die Widerstände lOa t 10b : 10c wie 1 : 288 : 17 dimensionieren.
Das Potentiometer 11 ist dann so mit den Anzeige mitteln gekoppelt, daß bei der
Stellung des Schleifers, bei der eine Spannung von 0,4 V abgegriffen wird, die Anzeige
auf Null steht und bei der Stellung des Schleifers, bei der der Höchstwert von 6,8
V abgegriffen wird, die Anzeige 64 beträgt.
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Mit dieser Zuordnung ist eine Anzeige von sechsstelligen Digitalzahlen
möglich. Binärzähler 1 und Hilfszähler 4 haben also Je sechs Stufen. Der gerade
angezeigte Zählerstand des BinKrzählers 1 sei 32. Entsprechend liegt am Schleifer
des Potentiometern
11 eine Spannung von 3,6 V. Am Ausgang der
Kippstufe 7 tritt eine Rechteckwechselspannung A 1 auf, die innerhalb jeder Periodendauer
von 64 Zeiteinheiten, gegeben durch die Frequenz des Taktgenerators 3, 32 Zeiteinheiten
lang Impuls und 32 Zeit.
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einheiten lang Pause enthält, also ein Tastverhältnis von 1 s 1 hat.
Das gleiche Tastverhältnis und die gleiche Frequenz hat die von der Schalterstufe
9 abgegebene Rechteckwechselspannung, die zur Impulszeit eine Spannung von 6,8 V
und zur Pausenzeit eine Spannung von 0,4 V erreicht. Die Rechteckwechselsnung am
Ausgang des Differenzverstärkers 12 weist absolut gesehen die gleiche Amplitude
von 6,4 V auf, ist aber um 3,6 V zu negativen Werten hin potentialverschoben, 50
daß in der Impulszeit 3,2 V und in der gleich langen Pausenzeit .3,2 V erreicht
werden.
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Der Mittelwert dieser Wechselspannung ist also Null, desgleichen die
nach der Integration gewonnene Gleiohspannung und ebenso die dem Motor 17 zugeftihrte
Spannung.
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Ändert sich nun der im Zähler 1 enthaltene Digitalwert aur 48, wird
das Tastverhältnis der von der Kippstufe 7 und der Schalterstufe 9 abgegebenen Rechteckwechselspannung
größer.
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und zwar beträgt es nun 3 : q, da 48 von 64 Zeiteinheiten lang Impuls
und nur 16 Zeiteinheiten lang Pause herrscht.
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Am Schleifer des Potentiometers 11 liegen im ersten Moment noch immer
3,6 V vom vorhergehenden Abgleich. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers
12 ist dann wie vorher 3,2 V in der Impuiszeit und -3,2 V in der Pausenzeit; ihr
Mittelwert beträgt aber wegen des Tastverhältnisses 3 t4 Jetzt 1,6 V. Diese Spannung,
die theoretisch im ersten Moment als Regelgröße auftritt, erzeugt eit Hilfe des
Verstärkers 16 eine Stellgröße fUr den Motor 17, die diesen so lange verstellt,
bis die oben genannte Spannung zu Null wird. Praktisch wird natörlich der Wert von
1,6 V am Ausgang des Integrators 13 bzw. der Bandsperre 14 niamals erreicht, da
bereits vorher die Regelung einsetzt. Wird der Digitalwert im Zähler 1 kleiner
als
der angezeigte Wert, ergibt sich am Ausgang des Integrators 13 eine negative Spannung
und desgleichen am Ausgang des Leistungsverstärkers 16. Der Motor 17, für den vorzugsweise
ein Gleichstrom-Motor eingesetzt wird, läuft dann in entgegengesetzter Richtung
und verstellt das Potentiometer 11 und die Anzeigemittel zu dem betreffenden kleineren
Wert hin.
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Nach Einlauren eines neuen Digitalwerts D 1 in den Zähler 1 steht
die Rechteckwechselspannung A 1 am Ausgang der Kippt stufe 7 und folglich die Regelgröße
nicht sofort, sondern erst nach Ablauf mindestens einer Abtastperiode zur Verfügung.
Die Abtastperiode ist nach obigem durch die Frequenz des Taktgenerators 3 und die
Anzahl der fUr den Vergleich benbtigten ZKhlerstufen 4/1 bis 4/n (ausgenutzte Zählerkapazität)
gegeben. Wird die Regelgröße wie hier in Zusammenhang mit einer mechanischen Einrichtung
o. ii. benutzt ist die Verzögerung nicht kritisch Bei einer Taktfrequenz von 250
kHz (s X 4 µs) ergibt sich beispielsweise, wenn achtstellige Digitalsignale anzuzeigen
sind, eine Abtastperiodendauer von nur etwa 1 ms (28 # 4 As = 256 5 4 s). Ist eine
schnellere Anzeige erwUnscht oder eine größere Stellenzahl gefordert, muß die Taktfrequenz
des Generators 3 erhöht werden. Dies ist bis zu der Grenze möglich, bei der die
erste Zählerstufe 4/1 des Hilfszählers 4 noch sicher arbeitet. Sonst besteht bei
sehr hoher Stellenzahl noch die Möglichkeit, die unteren Stellen unberUcksichtigt
zu lassen, wovon man bei einer Breitenanzeige in einem Perforator bis zu einem gewissen
Umfang Gebrauch machen kann, da die Zeichenbreiten ein Vielfaches der kleinsten
Zähleinheit ausmachen und keine genauere Anzeige nötig ist. Andernfalls kann man
aber auch eine Bereichtsunterteilung durchtUhren, auf die weiter unten näher eingegangen
wird.
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Unr in einem Perforator neben dem Stand der Zeilenfullung auch den
Ausschlußbereich, der durch die Differenz zwischen Maximal- und Minimalbreite der
Spatienkeile gegeben ist, anzuzeigen, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine
weitere Vergleichsschaltung 5 sn den Hilfszähler X angeschlossen, die den Stand
des Zählers 4 mit der in einem zweiten Binärzähler 6 gespeicherten Summe der Ausschlußbreiten
vergleicht. Der Digitalwert des Aussohlußbereichs, im folgenden allgemein als Digitalsignal
D 2 bezeichnet, hat m Stellen, also weniger Stellen als das die Zeilenfüllung repräsentierende
Digitalsignal D 1. Es wird in einer Vergleichsschaltung 5 mit m Xquivalenz-PrUfschaltungen
5/1 biß 5/m und einer Verknüpfungsschaltung 5v mit dem Stand des Hilfszählers 4
verglichen. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 5 fUhrt zum Rückstelleingang einer
weiteren Kippstufe 8, deren Setzeingang mit der m-ten Stufe 4/m des Zählers 4 verbunden
ist. Die ausgenutzte Zählerkapazität ist im vorliegenden Fall kleiner als im erstgenannten
Beispiel, da das Digitalsignal D 2 kleiner ist als das Digitalsignal D 1. Entsprechend
kUrzer ist die Abtastperiode und die Periodendauer der Rechteckwechselspannung A
2 am Ausgang Q der Kippstufe 8. Da die Periodendauer um das 2n-m-fache kürzer ist
als bei A 1, ist das Tastverhältnis um 2n-m größer.
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Dies muß bei der Anzeige oder bei der Auslegung der Schalterstufe
9 und/oder des Potentiometers 11 berücksichtigt werden.
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Wenn es fUr die Anwendung gUnstiger ist, kann aber auch die Kippstufe
8 von der n-ten Stufe 4/n des Hilfszählers 4 in die Arbeitslage gesteuert werden.
Dann hat die Rechteckwechselspannung A 2 am Ausgang Q der Kippstufe 8 die gleiche
Periodendauer wie die am Ausgang Q der Kippstufe 7. Die Impuls zeit bleibt ungeändert,
aber das Tastverhältnis wird um 2n m kleiner, so daß bei Ubereinstimmung der Digitalwerte
D 1 und D 2 auch gleiche Rechteckspannungen A 1 und A 2 erhalten werden. Von Vorteil
ist der Bezug des Signals A 2 auf
die Periodendauer des Signals
A 1 aber nur dann, wenn beide unmittelbar in Zusammenhang stehen und z. B. vor der
Anzeige addiert, subtrahiert, multipliziert und dividiert bzw. wechselweise den
gleichen Anzeigemitteln zugeführt werden sollen. Wenn sie dagegen voneinander unabhängig
sind, kann man darauf verzichten und erreicht durch die Herabsetzung der Abtastperiode
UM den Faktor zum m und die Heraufsetzung des Tastverhältnisses um den gleichen
Faktor eine Erhöhung der Anzeigegeschwindigkeit und der Genauigkeit, jeweils um
den genannten Faktor 2n-m. Von der Kippstufe 8 wird in diesem Fall eine getrennte
Regelschaltung gemäß Fig. 2 gesteuert.
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Die Möglichkeit der Mehrfachausnutzung des Hilfszählers 4 läßt sich
bei sehr großen Digitalwerten auch im Sinne einer Bereichsunterteilung verwerten.
gin zwölfstelliges Digitalsignal wird beispielsweise in ein achtstelliges Signal
D 1 und ein vierstelliges Signal D 2 unterteilt. Nimmt man als Signal D 1 die unteren
acht Stellen und als Signal D 2 die oberen vier Stellen, so muß der Mittelwert des
Signals A 2 mit eines Gewicht von 28 belegt werden, sofern der Mittelwert des Signals
A 1 das Gewicht 1 hat und beide Abtastperioden gleich lang sind (die Setzeingänge
beider Kippstufen 7 und 8 liegen am Ausgang der Zälilerstufe 4/8). VerkUrzt man
dagegen durch Anschluß der Kippstufe 8 an die Zählerstufe 4/4 die Abtastperiode
des Signals D 2 um den Faktor 28-4 . 16, muß das Signal A 2 gegenüber dem Signal
A 1 nur um den Faktor 16 erhöht, s. B. verstärkt, werden, und man kann beide Mittelwerte
direkt addieren, um das dem vollständigen Digitalsignal entsprechende Analogsignal
zu erhalten und anzuzeigen. Für eine Unterteilung D 1 - 9 und D 2 - 3 gilt entsprechend,
daß das Signal A 2 Um den Faktor 29-6 = . 8 hoher bewertet werden muß als das Signal
A 1. Die Bewertung kann. wie oben angedeutet, durch Verstärlwng erzielt werden1
man kann aber auch durch die Rechteckausgangsspannungen der Kippstufen 7 und 8 Schalterstufen
9
steuern, die unterschiedlich hohe Betriebsspannungen haben (z. B. 2 V und 16 V fUr
den Faktor 8).
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Da an den Hilfszähler 4 innerhalb der Grenzen der Belastbarkeit der
einzelnen Zählerstufen 4/1 bis 4/n beliebig viele Vergleichsschaltungen 2 und 5
anschließbar sind, kann eine größere Anzahl von Digitalsignalen, vollständig oder
mit Bereichsunterteilung, parallel zur Anzeige gebracht werden.
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Die Kippstufe 7 und 8 weisen neben einem normalen Ausgang Q üblicherweise
einen invertierenden Ausgang 4 auf. Wo er nicht vorhanden ist, kann er auch durch
eine Inverterstufe leicht nachgebildet werden. An diesen Ausgang Q steht jeweils
der Komplementärwert des Signals A 1, 2 zur VerfUgung, was bei einem Perforator
vorteilhaft ist, wenn immer oder ab einem bestimmten Stand der Zeilenfüllung der
Zeilenrest zusätzlich oder anstelle des Zählerstandes angezeigt werden soll.
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Der Hilfszähler 4 kann aus einzelnen Flip-Flop-Stufen in integrierter
8chaltung aufgebaut sein oder voll integriert sein. Desgleichen läßt sieh jede Vergleichsschaltung
2, 5 aus einzelnen Schaltkreisen (i. A. NAND- oder NOR-Gattern und einer UND- oder
ODER-Schaltung) aufbauen, oder man kann dafUr eine voll integrierte n-fach- bzw.
m-fach-Äquivalenz-Prüfschaltung einsetzen.
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Wenn das Digitalsignal nicht in binärer, sondern s. B. dederer Form
vorliegt, ist entweder eine Umkodierung in die Binärform vorzunehmen, oder man muß
die Vergleichsschaltungen 2, 5 und den Hilfszähler 4. ebenfalls denär auslegen.
Ferner ist es möglich, die Umkodierung in die Vergleichsschaltungen 2, 5 zu verlegen,
so daß die Zähler 1, 6 noch denär ausgelegt sind, der Hilfszähler 4 aber binär arbeitet.
In dieser Hinsicht ist die Anzeigevorrichtung fur digitale Signale keinen Beschränkungen
unterworfen.