Последовательный реверсивный двоичный счетчик импульсов

 

Изобретение относится к автоматике и импульсной технике и может найти применение в системах управления, контроля, измерения, устройствах связи и других устройствах различных отраслей техники. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможности, а именно в исключении разрушения выходного двоичного кода при отключении источника питания и реализации реверсивного режима работы. Последовательный реверсивный двоичный счетчик импульсов содержит последовательный наращиваемый ряд идентичных бистабильных ячеек-ферридов (модулей), у которого выходы предыдущих ячеек соединены с входами последующих через коммутационные ячейки. Каждая ячейка содержит элемент памяти с двумя обмотками и герконы. На выходе устройства формируется двоичный код подсчитанных импульсов, не разрушаемый при отключении источника питания. Счетчик позволяет суммировать и вычитать подсчитываемые импульсы. 4 ил.

Изобретение относится к области автоматики и импульсной техники и может найти применение в системах управления, контроля, измерения, устройствах связи и других устройствах различных отраслей техники.

Известно устройство [1], содержащее несколько последовательно включенных ячеек (модулей), реализованных на ферридах. Устройство позволяет подсчитывать импульсы в двоичном коде Джонсона.

К недостаткам такого устройства следует отнести малую емкость счетчика и невозможность получения реверсивного режима работы.

Известно также устройство [2] , содержащее несколько последовательно включенных ячеек (модулей), каждая из которых представляет собой один разряд арифметического двоичного кода, и схему управления реверсом работы счетчика.

К недостаткам такого устройства следует отнести разрушение выходного двоичного кода при отключении источника питания.

В качестве прототипа принято устройство [2].

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно исключение разрушения выходного двоичного кода при отключении источника питания и реализация реверсивного режима работы.

Поставленная цель достигается тем, что счетчик образован последовательно включенными ячейками (модулями), реализованными на ферридах-триггерах. Выход предыдущих ячеек с последующими осуществляется посредством ячеек коммутатора, реализованных на ферридах, которые в свою очередь управляются единым управляющим ферридом, задающим суммирующий или вычитающий режим работы счетчика.

На фиг. 1 приведена схема ячейки счетчика; на фиг. 2 - схема ячейки коммутатора; на фиг. 3 - схема управляющего феррида; на фиг. 4 - структура последовательного реверсивного двоичного счетчика импульсов.

Последовательный реверсивный двоичный счетчик импульсов содержит последовательный наращиваемый ряд ячеек (модулей) счетчика, последовательный ряд ячеек (модулей) коммутатора и феррид, управляющий ячейками коммутатора.

Ячейка счетчика (фиг. 1) представляет собой бистабильную ячейку и содержит четыре входа R, S^, C, (+) и два выхода Q и . Первый элемент памяти 1 в виде скобы из реманентного материала снабжен первой 2 и второй 3 встречно включенными управляющими обмотками, концы которых соединены с отрицательной шиной источника питания. Первый замыкающий 4 и второй переключающий 5 герконы установлены своими контакт-деталями совмещенно к торцам элемента памяти 1. На герконы установлена общая третья управляющая обмотка 6, включенная встречно первой управляющей обмотке 2. Начало третьей обмотки соединено через первый диод 7 с началом первой обмотки 2, а также непосредственно со счетным входом C ячейки для подключения источника управляющих сигналов и контакт-деталью 8 первого замыкающего геркона 4, вторая контакт-деталь 9 которого соединена через второй диод 10 с началом второй обмотки 3. Переключающая контакт-деталь 11 второго переключающего геркона 5 соединена с входом (+) для подключения плюса источника питания, замыкающая контакт-деталь 12 соединена с прямым выходом Q, а размыкающая 13 - с инверсным выходом бистабильной ячейки. Два выхода R и S предназначены для установки устройства в исходное состояние. Выход S соединен через третий диод 14 с началом первой обмотки 2, а вход R - через четвертый диод 15 с началом первой обмотки 2 и через пятый диод 16 с началом второй обмотки 3. Конец третьей обмотки 6 соединен с отрицательной шиной источника питания.

Ячейка коммутатора (фиг. 2) имеет четыре входа A, B, D, E и выход K. Входы A и B предназначены для подключения к ним выходов Q и предшествующей бистабильной ячейки счетчика (фиг. 4), а входа D и E - для приема сигналов режимов работы (суммирование, вычитание) от управляющего феррида. Выход K предназначен для подсоединения к счетному входу C последующей бистабильной ячейки счетчика. Ячейка коммутатора (фиг. 2) содержит второй элемент памяти 21 в виде скобы из реманентного материала, с установленными на ней четвертой 22 и пятой 23 встречно включенными, управляющими обмотками, концы которых соединены с отрицательной шиной источника питания, третий переключающий геркон 24, установленный своими контакт-деталями совмещенно к торцам элемента памяти 21. Начало четвертой обмотки 22 м пятой управляющей обмотки 23 соединены через шестой 25 седьмой 26 диоды с входом E ячейки коммутатора, начало четвертой обмотки 22 через восьмой диод 27 также соединено с входом E. Переключающая контакт-деталь 28 геркона 24 через замкнутую контакт-деталь 29 соединена с входом B, а через разомкнутую контакт-деталь 30 - с входом A. Ячейки коммутатора 31 установлены между ячейками счетчика ( 17-18, 18-19, 19-20, фиг. 4) и составляют общий коммутатор (ячейки 31 - 33).

Управляющий феррид ( фиг. 3), выполненный в виде автономной ячейки, имеет входы A1 (-1), B1(+1) и выходы D1, E1, K1, содержит третий элемент памяти 34 в виде скобы из реманентного материала с установленными на ней шестой 35 и седьмой 36 встречно включенными, управляющими обмотками, концы которых соединены с отрицательной шиной источника питания. Замыкающий четвертый геркон 37 и переключающие пятый и шестой герконы 38 и 39 установлены совмещенно к торцам третьего элемента памяти 34. Начало шестой управляющей обмотки 35 соединено через девятый диод 40 и десятый диод 41 с выходами E1 и D1 соответственно, а начало седьмой управляющей обмотки 36 соединено через одиннадцатый диод 42 с выходом K1. Контакт-деталь 42 геркона 37 соединена с выходом E1, а контакт-деталь 43 - с входом B1(+1). Переключающая контакт-деталь 44 геркона 38 соединена с выходом D1, а замыкающая контакт-деталь 45 - с входом A1(-1). Переключающая контакт-деталь 46 геркона 39 соединена с выходом К1, размыкающая 47 - с входом B1(+1), а замыкающая 48 - с входом A1(-1).

Управляющий феррид 49 установлен перед ячейками коммутаторов 31 - 33 (фиг. 4). Входы A1(-1) и B1(+1) (фиг. 3 и 4) предназначены для приема подсчитываемых импульсов при суммировании (+1) или вычитании (-1). Взаимное подключение ячеек, например, четырехзарядного счетчика, ячеек коммутатора и управляющего феррида приведено на фиг. 4. В качестве выходов счетчика импульсов используются прямые выходы Qi ячеек счетчика (X1, X2, X3 X4).

Использование ферридов-триггеров в качестве бистабильной ячейки реверсивного счетчика и ферридов для управления суммирующим и вычитающим режимами работы в источниках не обнаружено.

Работа ячейки ( модуля) реверсивного счетчика импульсов осуществляется в следующей последовательности (фиг. 1). Перед началом работы ячейки счетчика приводится в необходимое исходное состояние. Для выключенного исходного состояния (Q= 0) на вход R подается кратковременно сигнал логической единицы (R=1, положительный сигнал) при отсутствии или нулевом логическом сигнале на входе S(S= 0). При этом элемент памяти 1 размагничивается встречно включенными обмотками 2 и 3 и герконы выключаются. На выходе Q появляется нулевой сигнал ( X=0). Для включенного исходного состояния на вход S подается кратковременный сигнал логической единицы (S=1, положительный сигнал) при отсутствии или нулевом логическом сигнале на входе R(R=0). При этом элемент памяти 1 намагничивается обмоткой 2 и герконы включаются. На выходе Q появляется единичный сигнал (X=1).

Первый управляющий сигнал ( при условии Q=0), поступивший на счетный вход C ячейки, передается через диод 7 и развивает посредством первой обмотки 2 магнитный поток Ф1, намагничивающий элемент памяти 1, а посредством третьей обмотки 6 - встречный ему магнитный поток Ф3. При этом общий магнитный поток в герконах 4 и 5 (Ф=Ф1- Ф3) меньше магнитного потока их срабатывания и герконы не срабатывают. Магнитный поток Ф3 не размагничивает элемент памяти 1, так как он выполнен из реманентного материала. После окончания первого управляющего сигнала магнитный поток Ф3 исчезает и герконы 4 и 5 срабатывают под действием магнитного потока Ф1, который больше магнитного потока срабатывания герконов. При срабатывании геркона 4 замыкаются его контакт-детали 8 и 9 через диод 10 подключается вторая управляющая обмотка 3. При срабатывании геркона 5 замыкаются его контакты-детали 11 и 12, передавая от плюса источника питания (+) сигнал на выход Q (Q=1, = 0, X=1).

Второй управляющий сигнал через контакт-детали 8 и 9 геркона 4 и диод 10 поступает на обмотку 3, развивая магнитный поток Ф2, компенсируя магнитный поток Ф1. Одновременно сигнал поступает на обмотку 6, вновь создавая магнитный поток Ф3, удерживающий герконы 4 и 5 в сработанном состоянии до окончания управляющего сигнала. После окончания второго управляющего сигнала поток Ф3 исчезает и герконы отпускают. Геркон 4 выключает обмотку 3, контакт-детали 11 и 12 геркона 5 выключают прямой выход Q(Q=0) а контакт-детали 11 и 13 переключают выход сигнал на инверсивный выход (Q=0, = 1, X=0). При поступлении последующих управляющих сигналов циклы работы феррида-триггера повторяются.

Таким образом на каждые два входных сигнала феррид-триггер срабатывает только один раз, т.е. работает в счетчике режима без разрушения записанной информации при отключении источника питания.

Работа ячейки коммутатора (фиг. 2) реверсивного счетчика импульсов осуществляется в следующей последовательности.

Если счетчик работает в режиме суммирования, сигнал, управляющий режимом работы, поступает на вход E. Обмотки 22 и 23 размагничивают элемент памяти 21 (их потоки Ф1 и Ф5 встречны) и геркон 24 переходит в выключенное состояние. Его контакт-детали 28 и 29 соединяют вход B с выходом K, т.е. передают сигнал с выхода Q предыдущей ячейки на вход C последующей (фиг. 4). Если счетчик работает в режиме вычитания, то управляющий сигнал поступает на вход D (фиг. 2). Обмотка 22 намагничивает элемент памяти 21 (потоком Ф4) и геркон 24 включается. Его контакт-детали 28 и 30 соединяет вход A с выходом K. т.е. передают сигнал с выхода предыдущей ячейки счетчика на вход C последующей (фиг. 4). Сигналы, управляющие режимами работы (+1;-1), поступают на ячейки коммутатора ( например 31-33) от управляющего феррида с его выходов D1 и E1 (фиг. 3 и 4).

Работа управляющего феррида (фиг. 3) реверсивного счетчика импульсов осуществляется в следующей последовательности.

Если счетчик работает в режиме суммирования, подсчитываемые сигналы ( импульсы) подаются на вход B1 (+1). При этом сигнал поступает через контакт-детали 47 и 46 геркона 39 на выход K1 и далее на вход C1 первой ячейки 17 счетчика (фиг. 4).

Если перед этим реализовывался режим вычитания и управляющий феррид находится во включенном состоянии (поток Ф6), то сигнал поступает через диоды 40 и 42 и контакт-детали 43 и 42 на обмотки 35 и 36 и феррид выключается. При этом сигнал одновременно поступает на выход E1 и далее на входы Ei всех ячеек коммутатора (фиг. 4), выключая их и переводя счетчик в режим суммирования.

Если счетчик работает в режиме вычитания, подсчитываемые сигналы подаются на вход A1(-1)(фиг. 3). При этом сигнал поступает через контакт-детали 48 и 46 геркона 39 на выход K1 и далее на вход C1 первой ячейки 17 счетчика (фиг. 4). Одновременно сигнал через контакт-детали 45 и 44 и диод 41 (фиг. 3) поступает на обмотку 31, вызывая срабатывание феррита (поток Ф6). При этом сигнал поступает также на выход D1 и далее на входы Di всех ячеек коммутатора (фиг. 4), включая их и переводя счетчик в режим вычитания. Переключение управляющего феррида и ячеек коммутатора осуществляется только во время первого импульса, а подсчет импульсов - во время паузы.

Последовательный реверсивный двоичный счетчик импульсов функционируют в следующей последовательности.

Феррид 49 и ячейки 31 - 33 (фиг. 4) находятся в выключенном состоянии, соединяя выхода Qi предыдущих ячеек счетчика с синхровходами Ci+1 последующих. При суммировании подсчитываемые импульсы поступают на вход B1(+1) управляющего феррида 49. Если, например, счет начинается с нуля (X1=0, X2=0, X3= 0, X4=0), первый сигнал поступает на счетный вход C1 первой ячейки 17 счетчика с выхода K1 управляющего феррида 49. После окончания сигнала ячейка 17 счетчика переключается и единичный сигнал появляется на ее выходе Q1 (X1=1) и далее через ячейку 31 коммутатора поступает на вход C2 ячейки 18 счетчика. На выходе счетчика появляется код 0001. Второй сигнал переводит первую ячейку 17 счетчика в нулевое состояние (X1=0) и вторую 18 - в единичное состояние (X2= 1). На выходе появляется код 0010. Третий сигнал вновь переводит первую ячейку 17 счетчика в единичное состояние (X1=1), оставляя в единичном состоянии и вторую ячейку (X1=1). Выходной код 0011. Четвертый сигнал переводит первые две ячейки в нулевое состояние, а третью - в единичное. Выходной код 0100. Далее работа осуществляется аналогично.

При вычитании подсчитываемые импульсы поступают на вход A1(-1) управляющего феррида 49. Феррид 49 и ячейки коммутатора 31- 33 срабатывают при первом импульсе, связывая выход предыдущих ячеек счетчика с синхровходами Ci+1 последующим. Если, например, счет начинается с пятнадцати (для четырехразрядного счетчика X1=1, X2=1, X3=1, X4=1), первый сигнал переводит первую ячейку 17 счетчика в выключенное состояние (X1=0). Выходной код 1110. Второй сигнал переводит вторую ячейку 18 счетчика в выключенное состояние (X2=0), а первую - во включенное (X1=1). Выходной код 1101. Третий сигнал переводит первую 17 и вторую 18 ячейки счетчика в выключенное состояние. Выходной код 1100. Далее работа осуществляется аналогично.

Для работоспособности реверсивного счетчика необходима длительность сигнала (импульса) не менее времени выключения, а длительность паузы между управляющими сигналами - не менее времени включения ячейки счетчика.

Емкость счетчика E=2n (n - число разрядов счетчика или число его ячеек).

Исходное состояние счетчика может устанавливаться по входам Ri и Si посредством любого типа шифратора в том числе и в микросхемном исполнении.

Формула изобретения

Последовательный реверсивный двоичный счетчик импульсов, состоящий из последовательно включенных по меньшей мере двух бистабильных ячеек, каждая из которых имеет счетный вход С, прямой выход Q и инверсный выход причем прямой выход Q и инверсный выход предыдущей бистабильной ячейки соединены со счетным входом С последующей бистабильной ячейки посредством ячейки коммутации, число ячеек коммутации на единицу меньше числа бистабильных ячеек счетчика, отличающийся тем, что каждая бистабильная ячейка счетчика содержит установочные входы R и S, вход (+) и первый элемент памяти в виде скобы из реманентного материала с установленными на ней первой и второй встречно включенными управляющими обмотками, концы которых соединены с отрицательной шиной источника питания, первый замыкающий и второй переключающий герконы, установленные своими контакт-деталями совмещенно к торцам первого элемента памяти, кроме того, бистабильная ячейка счетчика содержит пять диодов, на герконы установлена включенная встречно первой управляющей обмотке общая третья управляющая обмотка, начало которой соединено со счетным входом С бистабильной ячейки, с одной контакт-деталью первого замыкающего геркона и через первый диод с началом первой управляющей обмотки, вторая контакт-деталь первого замыкающего геркона соединена через второй диод с началом второй управляющей обмотки, переключающая контакт-деталь второго переключающего геркона соединена с входом (+) бистабильной ячейки, его замыкающая контакт-деталь подключена к прямому выходу Q, а размыкающая - к инверсному выходу бистабильной ячейки, установочный вход S которой соединен через третий диод с началом первой управляющей обмотки, а установочный вход R через четвертый диод - с началом первой управляющей обмотки и через пятый диод с началом второй управляющей обмотки, конец третьей управляющей обмотки соединен с отрицательной шиной источника питания, каждая ячейка коммутации содержит входы D, E, A, B и выход K, а также второй элемент памяти в виде скобы из реманентного материала с установленными на ней четвертой и пятой встречно включенными управляющими обмотками, концы которых соединены с отрицательной шиной источника питания, третий переключающий геркон, установленный своими контакт-деталями совмещенно к торцам второго элемента памяти, ячейка коммутации содержит три диода, начала четвертой и пятой управляющих обмоток соединены через шестой и седьмой диоды с входом E ячейки коммутации, начало пятой управляющей обмотки соединено через восьмой диод с входом D ячейки коммутации, переключающая контакт-деталь третьего геркона соединена с выходом K ячейки коммутации, замыкающая контакт-деталь соединена с входом A ячейки коммутации, а размыкающая - с ее входом B, дополнительно установленный управляющий феррид с выходами D1, E1, K1 и входами A1(-1) и B1(+1) содержит третий элемент памяти в виде скобы из реманентного материала с установленными на ней шестой и седьмой встречно включенными управляющими обмотками, концы которых соединены с отрицательной шиной источника питания, четвертый замыкающий, пятый и шестой переключающие герконы, одна контакт-деталь четвертого замыкающего геркона соединена с выходом E1, а вторая - с входом B1(+1) управляющего феррида, переключающая контакт-деталь пятого переключающего геркона соединена с выходом D1 управляющего феррида, а его размыкающая контакт-деталь соединена с входом A1(-1) управляющего феррида, переключающая контакт-деталь шестого переключающего геркона соединена с выходом K1, а размыкающая и замыкающая - с входами B1(+1) и A1(-1) управляющего феррида, начало шестой управляющей обмотки соединено с выходом E1 управляющего феррида черед девятый диод, а с его выходом D1 через десятый диод, начало седьмой управляющей обмотки соединено через одиннадцатый диод с выходом E1 управляющего феррида, входы D всех ячеек коммутации объединены общей шиной, соединенной с выходом E1 управляющего феррида, выход K1 которого соединен со счетным входом С первой бистабильной ячейки счетчика, выход К первой ячейки коммутации соединен со счетным входом С второй бистабильной ячейки счетчика, выход K второй ячейки коммутации - со счетным входом третьей бистабильной ячейки и так далее в той же последовательности, прямые выходы и инверсные выходы бистабильных ячеек счетчика соединены соответственно с входами A и B своих ячеек коммутации, входы (+) всех бистабильных ячеек счетчика соединены общей шиной с плюсом источника питания, входы A1(-1), B1(+1) управляющего феррида предназначены для приема подсчитываемых импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к релейной автоматике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и управления производственными процессами, в частности для учета перемещения грузов на подвесной дороге

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления, в вычислительных устройствах и в схемах шахтной автоматики, например в системе шахтной стволовой сигнализации с рабочих горизонтов на поверхность

Изобретение относится к измерительной технике, автоматике и телемеханике

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в различных устройствах релейной автоматики с большим количеством циклов включений

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре контроля и управления

Изобретение относится к области автоматики и импульсной техники и может найти применение в системах управления, контроля, измерений, устройствах связи и других устройствах различных отраслей техники

Изобретение относится к автоматике

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники

Изобретение относится к автоматике и импульсной технике и может найти применение в системах управления, контроля, измерения, устройствах связи и других устройствах различных отраслей техники

Наверх