Elektrische Einrichtung, die mindestens einen Impulsgeber und mindestens ein die Impulse verarbeitendes Schaltwerk aufweist. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die mindestens einen Impulsgeber und minde stens ein Schaltwerk aufweist, das die Im pulse verarbeitet.
Die Einrichtung kann bei spielsweise als Bestandteil einer Anlage für die Herstellung von Telephonverbindungen oder einer andern Naehriehtenübermittlungs- z anlage <B>-</B> oder einer Maschine zur Durchführung von Reehenoperationen dienen. Der Geber und (las Sehaltwerk können sowohl mit elek- tromagnetisehen Relais als auch mit Elektro nenröhren aufgebaut sein.
Die Einrichtung ist nach der vorliegender Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber zwei Impulsfolgen erzeugt., wo bei je ein Impuls der einen Folge im Inter vall zwischen zwei Impulsen der andern Folge liegt, und dass das Schaltwerk so ausgebildet ist, dass in ihm jeder Impuls der einen Folge die Bahn für den folgenden Impuls der an dern Folge vorbereitet. Die beiden Impuls folgen sind daher nicht unabhängig von ein ander und sollen verbundene Folgen genannt werden.
In den beiliegenden Zeiehnungen stellt Fig, 1 die Schaltung eines Impulsgebers dar, der mit elektromagnetischen Relais aufgebaut ist, sowie eine Schaltung für automatischen Beginn und Beendigung der Impulssendung.
Fig. 2 stellt einen Impulsgeber dar, der mit IIochvakuumröhren aufgebaut ist., sowie eine Schaltung für Beginn und Beendigung der Impulssendung. Fig. 3 zeigt ein Schrittsehaltwerk, das mit elektromagnetischen Relais aufgebaut ist.
Fig. 4 stellt die Schaltung dar für ein Schaltwerk, das als Verteiler bezeichnet werden möge.
Durch Zusammenschalten des Impuls gebers naeh Fig. 1 mit dem Schaltwerk nach Fig. 3 oder Fig. 4 :oder des Impulsgebers nach Fig. 2 mit einem passenden, mit Elek tronenröhren gebauten Schaltwerk erhält man verschiedene Ausführungsformen der erfin dungsgemässen Einrichtung.
Der Impulsgeber nach Fig. 1, auch Relais oszillat.or genannt, weist drei Relais H, R und auf. Die unter diesen Überweisungszeichen stehenden Zahlen geben die Zahl der Kon takte des betreffenden Relais an, welche Kon takte mit denselben Überweisungszeichen und einem Index bezeichnet sind. So gehören zum Beispiel :die. Kontakte Hl und H2 zum Relais H usw. Die Gleichstromquelle, zum Beispiel eine Batterie, zur Sendung der Impulse und zur Erregung der Relais ist. durch die Pole angegeben.
Ein Schliessen des durch einen Block dar gestellten Impulsschalters J veranlasst eine Betätigung (Erregung) des Relais H, .das durch Schliessen des Kontaktes H1 Halte strom erhält und mit Kontakt H2 den Strom kreis schliesst zum Wechselkontakt S3, S4, der dazu bestimmt ist, abwechselnd Impulse auf die Linie P-L und die Linie C-L abzu geben und somit. die eingangs erwähnten ver- bundenen Impulsfolgen zu erzeugen.
Die Im pulse der ersten Folge werden als P-Impulse, diejenigen der zweiten Folge als C-Impulse bezeichnet und die entsprechenden Leitungen als P-Leitun- (P-L) bzw. L-LeitungP (C-L). Durch das Schliessen des Kontaktes Hl erhält.
Relais R Strom; R1 öffnet, so da.ss nur Haltestrom über R fliesst; R2 schliesst, %v odureh Relais S Strom bekommt und. S1, S2, S3 öffnen und S1 schliesst. In diesem Zeit punkt ist der erste P-Impuls (über S3) zu Ende und der erste C-Impuls (über S1) be ginnt.
Da. S2 öffnet, wird Relais R stromlos; Iil schliesst, R2 öffnet und Relais S wird strom los. Daraufhin schliessen S1, <I>82,</I> S3 und S1 öffnet; Relais R erhält erneut Strom; in die sem Zeitpunkt endigt. (beim Öffnen von S1) der erste C-Impuls und beginnt (beim Sehlie- ssen von S3) der zweite P-Impuls.
Dies ist der erste Zyklus der Impulssen dung, der sieh nun immer wieder wiederholt, bis der Kontakt L2 des Relais L geöffnet wird.
Die Relais II, <I>L</I> vermitteln einen automa tischen Stop auf fo.lende Weise: die bei den Impulsfolgen, die \ durch den Weehsel- kontakt S3, S4 erzeugt werden, betätigen ein angeschlossenes Schaltwerk. Die Operation des letzteren hat man sieh gesteuert zu den ken durch zu Beginn festgelegte Einsetm rn- gen, beispielsweise analog zum Tastenfeld einer mechanischen Rechenmaschine.
Wenn die Aufgabe dieses Schaltwerkes erfüllt ist, wünscht man die Impulsfolgen zu unter brechen, ebenso wie in der Rechenmaschine nach beendeter Rechnung der Antriebsmotor automatisch stillgesetzt wird.
Die Impuls- folgen werden hier dadurch unterbrochen, dass ein passender P-Impuls auf das Relais lI dirigiert wird, wie nachher an einem Bei spiel des Schaltwerkes angegeben ist. JI be kommt durch Öffnen von 311 Haltestrom und bereitet durch Schliessen von .\I12 den Weg vor, auf dem der nächste Impuls, ein C- Impuls, das Relais L erregt.
Dieses öffnet L1, <I>L2, L3</I> und unterbricht damit, .direkt oder indirekt, alle Halteströme, die noch vorhan den sind.
L1 öffnet ohne Strom, da in diesem Zeit punkt S3 offen ist;<I>L2</I> unterbricht nur einen kleinen Haltestrom; dabei wird II stromlos; 112 unterbricht zur Beendi-ung des letzten C-Impulses ebenfalls nur einen. kleinen Halte strom, und<I>111</I> unterbricht den kleinen Halte strom ;des Relais S.
Selbstverständlich könnte in der Schal tung nach Fig. 1 die Erde mit der positiven Klemme der Stromquelle verbunden sein, statt mit .der negativen (wie in Telephonan- lagen üblieh).
Der Impulsgeber nach Fig. 2 hat. densel ben Zweek wie derjenige nach Fig. 1. Da die verbundenen Impulsfolgen aber durch Elek tronenröhren erzeugt werden, können die Impulse viel rascher aufeinander folgen als im Falle von Fig. 1.
Gemäss Fig. 2 bilden die mit entsprechen den Kapazitäten und Widerständen zusam mengeschalteten Röhren S1, S2 einen sym- rnetrisehen Multivibrator, dessen Arbeitsweise im wesentlichen bekannt ist. F ist die Zufüh rung sklernme des Anodenpotentials, K ist die Erde, mit. der die Kathoden der Röhren S1 und S2 unmittelbar verbunden sind.
Sieh selbst überlassen, sehwin < ,@t der Multivibrator fortgesetzt zwischen zwei Zuständen hin und her; in jedem von ihnen führt jeweils nur eine Röhre Strom und ihr Gitterpotential hat einen hohen Wert., während die andere Röhre sperrt und ihr Gitterpotential niedrig ist. Wenn im Arbeitszpklus des MLrltivibrators eines der Gitterpotentiale, zum Beispiel das jenige von G, im Steigen begriffen ist, ent steht ein ansteigender Strom vom Gitter nach der Kathode.
Bei der üblichen llultiv ibrator- schalt.unfehlen die hier mit R bezeichneten Widerstände. Das Ansteigen des Gitterstromes, der durch R geht, wirkt daher dem Steigen Ales Gitterpotentials entgegen. Der hohe Widerstand R bewirkt, dass der Gitterstrom verkleinert wird, und gleichzeitig, dass das Potential im Punkte 1'V höher steigt als es 0.:teigen würde bei Abwesenheit des Wider standes R.
Dieselbe Erscheinung tritt in einem andern Moment des Zyklus in :den ent sprechenden Punkten n und g bei der andern Röhre auf.
Im Verlaufe eines Arbeitszyklus des Multi- vibrators treten bekanntlich mehrere Paare von Spannungssprüngen auf. Die Impulse werden von den beiden Punkten n<I>bzw. N,</I> .die je zwischen einem der Kondensatoren und dem zugehörigen Gitterwiderstand liegen, (1e11 Gittern der Zusatzröhren S3 bzw. S.1 zu- geführt. Dadurch wird dasjenige Paar von Spannungssprüngen verwertet, das die steil ste Wellenfront besitzt.
Die gewünschten verbundenen Folgen positiver, nicht übereinandergreifender Im pulse P und C werden von den Kathoden der Zusatzröhren<B>83,</B> S4 aus, die passend dimen sionierte Kathodenwiderstände aufweisen, den Linien<I>1'-L</I> resp. C-L zugeführt..
In Fig. 2 ist ausserdem in den Röhren V l, V2, V3 eine Schaltung für automatischen tart und Stap gezeig <B>.</B> Die Röhren V l, V2 S<B>1</B> t bilden zusammen mit den dargestellten Wider ständen und Kapazitäten ein wohlbekanntes hecles-.7ordan-Kippgerät. Die Potentialdiffe renzen K-II, II-III- sind positiv.
Das ganze Gerät liegt zwischen K-Erde und Potential <I>IM;</I> II ist das Kathodenpotential der beiden Röhren.
V3 ist eine Triode, deren Anode direkt mit dem Gitter der Impulsröhre S4 verbunden ist und deren Kathode das Kathodenpotential Il des Kippgerätes aufweist. Das Gitter von V3 ist über einen passenden Widerstand mit dem Gitter der Röhre V1 des Kippgerätes ver bunden. Bei den Verbindungen der Fig. 2 lässt V3 Strom @dureh, wenn V1 Strom führt, und sperrt, wenn V1 sperrt.
Zur Betätigung des Eccles .7ordan-Gerätes werden in bekannter Weise Impulse benötigt., die auf das eine oder andere Gitter seiner zwei Röhren F7-, V2 abgegeben werden. Es ist unwesentlich, wie diese Impulse erzeugt werden. Ihre Aufgabe kann beispielsweise ausgeführt werden durch Impulse, die auto matisch dem Schaltwerk entnommen werden, das durch die Impulsfolgen betätigt wird. In Fig. 2 sind beispielsweise und der Einfachheit der Zeichnung wegen zwei Druckschalter J, AS' gezeichnet, die in der Ruhelage je einen Kondensator kurz schliessen. Bei Betätigung des Druckschalters J bzw.
S wird der ent- prechende Kondensator mit Erde verbunden, wodurch dein betreffenden Gitter von V 1 resp. V2 ein kurzer positiver Impuls zuge führt wird, der das Element kippt, falls das Gitter, auf das der Impuls wirkt, sich auf einem Potential befindet, das niedriger ist. als (las Kathodenpotential der betreffenden Röhre. Der Rückgang des Schalters in die Ruhelage beeinflusst das Kippgerät nicht und muss nur erfolgen, bevor der Schalter erneut zur Verwendung kommen soll.
Es ist bekannt, dass nach Einschalten der Elektrodenpotentiale in<I>K, H, Hl</I> eine und immer dieselbe der beiden Röhren des Eecles- Jordan-Gerätes Strom durchlässt. Die Wahl sei so getroffen, dass dies die Röhre V1 sei.
Die Anordnung arbeitet dann folgender massen: Da V1 Strom führt, lässt V 3 eben falls Strom durch, der von K über den Gitter widerstand bei<I>N</I> über V3 nac-h <I>H</I> fliesst. Da durch wird das Potential in N auf einem negativen Wert festgehalten, und der Multi vibrator kann nicht schwingen. Wird jetzt durch den Schalter J ein positiver Impuls auf das Gitter von V2 gegeben, so kippt das Kippgerät, so dass jetzt V1 sperrt. Infolge dessen sperrt auch V3, so dass das Sperrpoten tial von N zu bestehen aufhört und der frei ge wordene Multivibrator sofort zu oszillieren be ginnt.
In einem späteren Zeitpunkt veranlasst ein positiver Impuls über den Schalter S, dass das Kippgerät erneut kippt, was sofort das Ende der Oszillationen des Multivibrators herbeiführt. Die beiden positiven Impulse, die hier durch die Schalter J, S symbolisiert sind, können von passenden Punkten des Schalt werkes ausgehen, so dass die Möglichkeit be steht, vom Multivibrator genau so viele Im pulse der beiden Folgen zu erhalten als ge wünscht ist.
Ein zum Aufbau vieler automatischer Ein richtungen, wie zum Beispiel Telephonzentra- len oder Rechenmaschinen, unentbehrliches Element ist das sogenannte Schrittschaltwerk. Dies ist. ein Schaltwerk, das durch Impulse durch eine Reihe von Stellungen in fester Reihenfolge fortgeschaltet wird, wobei es in jeder Stellung vorgeschriebene Aktionen aus ; zuüben hat und so eingerichtet ist, dass es die Stellungen zyklisch durchläuft, wobei also auf die letzte Stellung die erste folgt, und zwar in endloser Folge, solange die Impulse ihm zu geführt werden.
Das nachfolgend beschriebene Schrittsehalt- werk ist das elektromagnetische Analogon zum Zahnrad mit Klinke und kann zu gleich artigen Zwecken verwendet werden; es kann beispielsweise die Funktion eines Zählrades ausüben.
Dieses in Fig. 3 dargestellte Schrittschalt- werk weist zwei gleiche Reihen von Relais A, B, .. . N und a, b,<B>...</B> n auf. Jede Reihe ent hält zum Beispiel zehn Relais, von denen je weils nur die zwei ersten und das letzte in der Zeichnung dargestellt sind. Die beiden Reihen könnten irgendeine andere Anzahl von Relais, in beiden Reihen dieselbe, aufweisen. Das Schrittschaltwerk wird über die Linien P-L und C-L beispielsweise von dem Impulsgeber nach Fig. 1 aus mit verbundenen Impuls folgen beschickt.
Jedes Relais trägt drei Kontakte, einen Ruhekontakt (Index 1), einen Haltekontakt (Index 2) und einen Arbeitskontakt (Index 3). In der gezeichneten Ruhelage existiert kein geschlossener Stromweg. Um das Schalt werk betriebsbereit zu machen, wird Relais n. irgendwie erregt, was in Fig. 3 durch den be sonderen Kontakt T geschieht. Dadurch öff net Kontakt n1 und Kontakt n2 schliesst, wo durch Relais n Haltestrom erhält; Kontakt 0 schliesst, und dadurch ist ein geschlossener Stromkreis hergestellt, von der P-Linie über Relais r1 zur Erde. Dagegen ist kein geschlos sener Stromweg von der C-Linie zur Erde vorhanden.
Die nun nacheinander ankommen den P- bzw. C-Impulse werden mit P1, P2, . . . usw. bzw. C1, C2,<B>...</B> usw. bezeichnet.
Der automatische Ablauf des Schaltwerkes geht folgendermassen vor sich Pl-Impuls : Relais A wird erregt und er hält über A2 Haltestrom; Al öffnet und Re- lais n fällt ab; -13 schliesst und stellt einen geschlossenen Stromweg her für den folgen den C-Impuls, also den Cl-Impuls, über das Relais a.
Cl-Impuls: Relais a wird erregt und er hält über a2 Haltestrom; a1 öffnet und Relais A fällt ab; a3 schliesst und stellt einen ge schlossenen Stromweg her für den folgenden P-Impuls, also den P2-Impuls, über das Re lais B.
Man sieht, dass jeder Impuls der einen Folge die Bahn für den folgenden Impuls der andern Folge vorbereitet.
Nach 10 P-Impulsen erregt der folgende ('10-Impuls Relais n. Hiermit ist. die Anord nung in der Stellung angelangt, von der sie ausgegangen ist. Die Wirkung des nächsten PH-Impulses ist dieselbe wie diejenige des PI-Impulses, und so schreitet die Einrichtung vorwärts, bis die Zufuhr der Impulse irgend wie unterbrochen wird.
Wenn man verlangt, dass das Schrittsehalt- werk stehen bleiben soll, nachdem es genau einmal alle Positionen durchlaufen hat., dann muss der P10-Impuls, der Relais N erregt, gleichzeitig Relais :1Z in Fig. 1 betätigen, was dadurch geschehen kann, dass die beiden Relais N und 1T durch die zu Anfang vorgenomme nen Einsetzungen parallel geschaltet sind. Der folgende C10-Impuls erregt Relais n und muss, um das Ziel zu erreichen, gleichzeitig Relais<I>L</I> in Fig. 1. erregen.
Die Relais n. und L sind zu diesem Zweck durch die Einsetzun gen ebenfalls parallel geschaltet. Durch Er regung von L öffnet Kontakt J,2, wodurch der Relaisoszillator sofort zur Ruhe gesetzt, wird.
Jedes Relais einer der beiden Reihen r1, B, <B><I>...</I></B><I> N</I> und a, b, <B>...</B> n kann ausser mit den beschriebenen Kontakten noch mit einer be liebigen Kontaktkombination versehen sein, entsprechend den Funktionen, die das Schritt sehaltwerk auszuüben hat.
Fig. 4 stellt ein sogenanntes Verteiler sehaltwerk dar. Dieses Sehaltwerk weist zwei Reihen von je acht Relais .1, B, ... 1Z bzw. a, b, ... m auf. Von diesen Relais sind in Fig. 4 jeweils nur das erste, das zweite und das achte Relais gezeigt. Von jedem Relais- paar A, a; <I>B, b; ...</I> :1 <I>T,</I> in geht ein Paar Leitungen<B>81,</B> T1; <I>S2, T2;</I><B>...</B> ; SS, T8 ab. Ferner ist noch ein Paar mit S9, T9 bezeich neter Leitungen vorhanden.
Die Aufgabe des Schaltwerkes ist, die verbundenen Impulsfol gen, die über die P-Leitung und die C-Leitung in das Sehaltwerk eintreten, so zu verteilen, dass das erste Paar von Impulsen, also der Pl- und der nachfolgende C1-Impuls auf allen abgehenden Linienpaaren S1, T1;<I>...
S9, T9</I> erscheint; das zweite Impulspaar P2, C2 soll auf allen abgehenden Linienpaaren, mit Aus nahme des ersten, also auf S2, T2,<B><I>...</I></B> S9, T9 erscheinen; das dritte Impulspaar P3-C3 soll auf allen abgehenden Linienpaaren, mit Aus nahme des ersten Lind des zweiten Paares, also auf S3, T3, . .. S9, T9 erscheinen, und so fort, bis das neunte Impulspaar P9-C9 nur allein auf dem letzten Paar abgehender Linien S9, T9 erscheint.
Anders ausgedrückt. die Ver teilung ist. so, dass auf dein abgehenden k-ten Linienpaar Sk, Tk eine Folge von genau k Paaren verbundener Impulse auftritt, wobei 7c irgendeine der Zahlen von 1 bis 9 bedeutet.
.Jedes der sechzehn Relais trägt zwei Kon takte (Index 1 bzw. 2), von denen der eine (2) schliesst, bevor der andere (1) öffnet, so wie zwei Kontakte (Index 3 bzw. 4), von denen jeweils der eine schliesst, wenn der andere öffnet und die eine gemeinsame Klemme haben, zusammen also einen soge- nannten Wechselkontakt bilden. Ausser den erwähnten Relais sind noch drei Relais X, Y, Z vorhanden mit 3 resp. 4 resp. 5 Kon takten.
Der automatische Ablauf der Schaltung ist folgender: Bevor der erste P-Impiils er scheint, stehen die Kontakte, wie sie in Fig. 4 ;ezei#-t sind; die C-Leitung ist offen. Der erste P-Impuls, P1, erregt. über X2 das Relais X; dieses erhält Haltestrom über X3 und schliesst XI, wodurch der Weg für den nächsten Im puls, den Cl-Impuls, vorbereitet wird.
Der PI-Impuls geht ausserdem über alle Kontakte r13, B3, ... 313 auf alle abgehenden Linien ,S'1 bis S8 und ferner direkt auf die Linie S9.
Der erste ('-Impuls, Cl., geht über alle Kontakte a3, b3,<I>.. .</I> 24 auf alle abgehenden Linien T1 bis<B>PS</B> und ferner direkt auf die Linie T9. Er erregt über r11 Relais !t. Dieses öffnet 113, schliesst l14, womit ein P-Impuls- weg zum Relais a hergestellt ist;
Relais A schliesst ausserdem c12, bevor es A1 öffnet und nun Haltestrom hat über @12. Hernach bleibt Relais A in fester Stellung, bis die ganze An ordnung durch Unterbrechung aller Halte ströme in die ursprüngliche Lage zurückge bracht wird.
Der zweite P-Impuls, P2, erscheint, an allen abgehenden Linien Sk, mit Ausnahme von S1; er betätigt über die Kontakte r11, a1 das Relais a. Dieses schliesst die Kontakte a2 und a4 und öffnet die Kontakte a7. und a3; es hat jetzt über a2 Haltestrom und stellt über a4 einen C-Stromweg her nach Relais B. Her nach bleibt Relais a in fester Stellung, bis alle Halteströme unterbrochen werden.
Der zweite C-Impuls, C2, geht auf alle ab gehenden Linien T2 bis T9 und betätigt über die Kontakte a4 und B1 Relais B. Dieses schliesst die Kontakte B2 und B4 und öffnet die Kontakte B1 und B3, und der Ablauf geht in der beschriebenen Weise weiter, bis der neunte C-Impuls, C9, gewirkt hat.
Hiermit sind die Impulse auf die abgehen den S- und T-Linien in der geforderten Weise verteilt worden.
Nachdem das Schaltwerk alle seine Posi tionen durchlaufen hat, ist es im allgemeinen notwendig, es in seine Anfangslage zuriickzu.. führen und die beiden Impulsfolgen auf eine neue Bestimmung weiterzuleiten; denn das Sehaltwerk wird praktisch stets in einer um fangreicheren Anlage verwendet werden.
Diese Zurückführung und Weiterleitung wird hier beispielsweise auf folgende Art durchgeführt: Impuls C9 betätigt über die Kontakte 7y1..1 und Y4 ein Relais Y; dieses öff net seinen Kontakt Y1 und schliesst<I>Y2</I> und leitet damit die nachfolgenden P-Impulse auf die zu irgendeinem andern Schaltwerk füh rende Leitung U. Der Kontakt F3 ergibt Haltestrom für Y.
Der nächste P-Impuls geht nicht nur auf die Leitung tT, sondern betätigt über Kontakt Z3 noch Relais Z; dieses öffnet seinen Kon- takt Z1, schliesst Z2 und leitet damit die nach folgenden C-Impulse auf die Leitung V zum andern Apparat. Kontakt Z4 ergibt Halte strom für Relais Z, und Kontakt Z5 unter bricht alle vorangehenden Halteströme, mit Ausnahme derjenigen der Relais Y und Z. Damit gelangt die Anordnung der Relais A, <I>B, . . .</I><B>11</B> und a, <I>b,</I> . . . n und<I>X</I> in die ur sprüngliche Lage.
Da die verbundenen Impulsfolgen über die Kontakte Y2 und Z2 zu ihrer neuen Bestim mung gelangen, müssen diese Kontakte ge schlossen und daher die Halteströme für Y, Z bestehen bleiben, bis eine weitere Einrich tung ihre Unterbrechung erlaubt.
Die Funktion, die dieses Verteilerschalt- werk vollzieht, ist analog zu derjenigen, für die Leibnitz die Stufen- oder Staffelwalze als Bestandteil seiner Rechenmaschine erfand.