последовательный реверсивный двоичный счетчик импульсов

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.

Описание изобретения к патенту

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 Q_i 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 E_i 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 D_i 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 Q_i предыдущих ячеек счетчика с синхровходами C_i+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 C_i+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=2_n (n - число разрядов счетчика или число его ячеек).

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