DE1025650B - Magnetische Schalteinrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Kommutatoren oder Schalter, wie sie zur Einspeisung von Informationen in das magnetische Gedächtnis von Rechenmaschinen und ähnlichen Maschinen benutzt werden, welche Informationen verarbeiten.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber den magnetischen Kommutatoren dar, die in dem Aufsatz von Rajchman in der Zeitschrift vRCA-Revue«·, Bd. XIII, Heft 2, Juni 1952, beschrieben sind. Die dort beschriebenen Schalter arbeiten mit vorzugsweise ringförmigen Kernen. Diese Kerne werden wahlweise mittels Spulen von einem Sättigungszustand in den anderen gebracht. Die einzelnen Spulen bestehen ihrerseits aus Wicklungen. Eine Anzahl der zu verschiedenen Kernen gehörigen Wicklungen bildet nach ihrer Serienschaltung eine Spule. Die Steuerung der Kerne geschieht mittels Strömen, die einer Anzahl von Spulen zugeführt werden, welche an einen gewünschten Kern angekoppelt sind. Im allgemeinen erfordert ein magnetischer Schalter, der 2ⁿ Ausgänge liefert, 2" einer Sättigung fähige Kerne, die mittels η Paaren von Eingangsspulen erregt werden. Diese Eingangsspulen sind entsprechend einem Kopplungscode induktiv an die magnetischen Kerne angekoppelt. Die Schalteinrichtung, welche in dem genannten Aufsatz beschrieben ist, arbeitet zwar befriedigend, jedoch sind, wenn die gewünschte Zahl der Kerne groß ist, die Wicklungen auf jedem Kern nicht gut ausgenutzt, da ein großer Teil von ihnen bei der Schaltung eines bestimmten Kernes, d. h. bei der Umkehrung der Richtung seiner Sättigung nicht benutzt wird. Ferner wird, wenn die Zahl der Eingänge groß ist, die Konstruktion des magnetischen Schalters zunehmend schwieriger. Der Hauptzweck der Erfindung besteht in der Überwindung dieser Nachteile.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, zur Verminderung der nötigen Windungszahl je Kern und zur besseren Ausnutzung des Wicklungsraumes auf den einzelnen Kernen eine kumulative Kommutatoranordnung zu benutzen, bei welcher die Paare von Eingangsspulen in Gruppen unterteilt sind, um die aufeinanderfolgenden Kommutatoren adressieren zu können. Der erste Kommutator der Serie, der der Kürze halber der Steuerkommutator genannt werden wird, steuert den nächsten Kommutator, welcher seinerseits den nachfolgenden Kommutator steuert usw.

Die Erfindung geht aus von einer magnetischen Schalteinrichtung mit einer Gruppe von Magnetkernen, deren Eingangsspulen mit einem Eingangsstrom entsprechend einer gewünschten Verschlüsselung gespeist werden, um einen bestimmten Magnetkern durch seinen Magnetisierungszustand zu markieren.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine zweite in Abschnitte unterteilte Gruppe von Magnetkernen mit Eingangsspulen, die mit einem Eingangsstrom ent-

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1952

Jan Aleksander Rajchman, Princeton, N. J. (V. St. A/ ist als Erfinder genannt worden

sprechend einer zweiten gewünschten und in vorgegebener Weise mit der ersten verknüpften Verschlüsselung gespeist werden, um einen bestimmten Magnetkern in jedem Abschnitt der zweiten Gruppe durch seinen magnetischen Zustand zu markieren; ferner durch Übertragungsspulen, welche jeden Kern der ersten Gruppe mit einem und nur einem Abschnitt der zweiten Gruppe koppeln, und durch Ausgangsspulen, welche einen Ausgangsstrom nur von einem der markierten Magnetkerne der zweiten Gruppe abnehmen.

Bei einer solchen kumulativen Kommutatoranordnung ist die nötige Zahl von Eingangswindungen je Kern erheblieh verkleinert, der Wicklungsraum auf jedem Kern ist besser ausgenutzt, und die Konstruktion eines Schalters für eine große Zahl von Eingängen wird erleichtert.

Eine solche erhebliche Verminderung der Zahl der Leiter oder Windungen je Kern wird auch dann erreicht, wenn, wie bei manchen Ausführungsformen der Erfindung, die Paare der Eingangsspulen sowohl in der P-Richtung steuernde als in der N-Richtung steuernde (oder gegenwirkende) Windungen für jeden Kern enthalten. Die Zahl der nötigen Leitungen wird bei manchen Ausführungsformen der Erfindung dadurch noch weiter vermindert, daß nur gegenwirkende Wicklungen in einigen oder allen Eingangsspulen vorhanden sind. Genauer gesagt und beispielsweise bei einer Anordnung bestehen die Eingangsspulen nur aus gegenwirkenden Wicklungen, welche nur gewisse Kerne induktiv beeinflussen, und es ist eine zusätzliche Spule vorhanden, welche mit allen Kernen des steuernden Kommutators verkettet ist und mit den Eingangsspulen des gesteuerten Kommutators in einem Stromkreis liegt. Eine derartige Anordnung

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vollständigen binären Code (oder eine geringere Zahl, beispielsweise 100, bei einem unvollständigen binären Code, d. h. bei Fehlen gewisser eingangsseitiger binärer Kombinationen) liefert, ein Minimum von 56 Windungen

für die Primärwicklung auf jedem Kern erforderlich.

Da man die Kerne klein zu machen wünscht, nämlich ihnen beispielsweise einen Durchmesser von etwa nur 3 mm zu geben wünscht, sind die Wicklungsschwierigkeiten für solche Zahlen von Eingängen also erheblich.

ο Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß die magnetischen Kommutatoren in Kaskade angeordnet werden. Zur Vereinfachung der Erklärung enthält der kumulative Kommutator in Fig. 1 nur zwei Kommutatoren, nämlich A und B,

Fig. 6 ist eine dezimal codierte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1 und

Fig. 7 eine Ausführungsform eines Steuerkommutators für zyklisch binären Betrieb.

Bei dem magnetischen Kommutator nach Fig. 3 des obengenannten Aufsatzes sind η Paare von Eingängen und somit η Paare von Steuer wicklungen auf jedem Kern vorhanden. Der Kürze halber und in Übereinstimmung

vermindert die Zahl der Windungen je Kern noch weiterhin. Ferner sollen vorzugsweise die Eingangsspulen für jeden gesteuerten Kommutator nur aus gegenwirkenden Wicklungen bestehen, und die Selektion eines bestimmten Kernes des gesteuerten Kommutators wird durch Selektion eines bestimmten Kernes des vorhergehenden Kommutators bestimmt. Die Selektion eines einzelnen Kernes des ausgewählten Abschnittes des gesteuerten Kommutators wird durch die Verteilung der selektiv erregten gegenwirkenden Wicklungen bestimmt.

Fig. 1 veranschaulicht einen kumulativen magnetischen Kommutator, der die Auswahl eines beliebigen von 64 Ausgängen mittels sechs Eingängen ermöglicht;

Fig. 2 veranschaulicht im größeren Maßstab die Bestandteile eines einzigen Abschnittes des gesteuerten 15 und die Eingänge werden in zwei Gruppen von Eingangs-Kommutators nach Fig. 1; paaren aufgestellt. Für kumulative Kommutatoranord-Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei nungen mit einer größeren Anzahl von Kommutatoren welcher die Eingangsspulen nur aus gegenwirkenden Wick- würden die Eingänge in eine entsprechend größere Anhingen bestehen; zahl von Eingangspaaren aufzuteilen sein. Bei der An-Fig. 4 und 5 veranschaulichen Ausführungsformen, bei 20 Ordnung nach Fig. 1 sind die η Eingänge (n = 6) in zwei denen die Rückstellwicklung fortgelassen ist und bei Gruppen aufgeteilt, von denen jede drei Eingangspaare denen wenigstens ein Eingangsspulenpaar nur gegen- enthält. Es ist also η = (a + δ), wobei α und b jeweils wirkende Wicklungen enthält; gleich 3 ist. Die Gruppe α der Eingänge, nämlich die Fig. 5 A zeigt eine besondere Adressen- und Rückstell- Eingänge IA bis ZA, adressieren den Kommutator A, schaltung für die Benutzung in Kommutatoren nach 25 d. h. sind dem Kommutator A zugeordnet und die Fig. 4 und 5; Gruppe b der Eingänge, nämlich 1B bis 3 B, dem Kommutator B.

Jeder der Eingangskanäle IA bis 3 A enthält zwei Spulen Ll, L2, welche aus P-Wicklungen und aus N-Wicklungen bestehen, die so, wie in Fig. 1 links unten angegeben, verschieden dargestellt sind. Der Ausdruck Spule wird zur Bezeichnung der Gruppe von Kernwicklungen, die in einem gemeinsamen Erregerkreis liegen, benutzt. In Fig. 1 sind also die acht Kernwicklungen,

mit der üblichen Ausdrucksweise werden die Wicklungen" 35 die in Serie im Anodenkreis der Röhre .4T₁ liegen, eine welche der Umkehr der Sättigung aus dem ursprünglichen einzige Kommutator spule, welche zu dem Spulenpaar Sättigungszustand entgegenwirken, als N-Wicklungen gehört, das den Eingang oder die Adresse des Kanals 1.4 oder gegenwirkende Wicklungen bezeichnet werden und bildet. Wie dargestellt, sind die Spulen induktiv an die die steuernden Wicklungen, welche eine Umkehr der Keine angekoppelt und nach einem Kombinationscode Sättigungsrichtung bewirken, P-Wicklungen genannt 40 auf sie verteilt. Wie später noch erläutert werden wird, werden. Die Windungszahl jeder N-Wicklung ist das bestimmt die Erregung eines bestimmten Paares dieser (_n _ 1)-fache der P-Wicklung. Dies ist deshalb der Fall, drei Paare von Eingangsspulen, welcher der acht Kerne weil ein Kern, auf welchem (n — 1) P-Wicklungen und des Kommutators A seine Sättigung umkehrt. Jeder der eine N-Wicklung erregt werden, nicht ummagnetisiert Kerne A₁ bis A_s des Kommutators A ist mit einer Auswird, d. h. daß die N-Wicklung ebenso viele Windungen 45 gangswicklung OA ausgerüstet, welche bei der Umkehr haben muß wie die {n—i) P-Wicklungen, sofern die der Sättigungsrichtung des betreffenden Kernes erregt Ströme in den N- und P-Wicklungen gleich sind. Somit wird.

ist für jedes Eingangswicklungspaar die Windungszahl Die Ausgänge des Kommutators A, deren Zahl gleich

auf jedem Kern n, wenn die P-Wicklungen nur eine Win- 8 (2³) ist, dienen dazu, die 64 Kerne (2ⁿ) des zweiten dung besitzen, und ist ein ganzes Vielfaches von n, wenn 50 Kommutators B selektiv zu steuern. Die Kerne des gedie P-Wicklungen mehr als eine Windung besitzen. Da» steuerten Kommutators B sind in 2^a Abschnitte von je Eingangspaare vorhanden sind, ist die Windungszahl auf 2" Kernen angeordnet. In Fig. 1 enthält nämlich der jedem Kern n² oder ein Vielfaches davon. Wenn, wie gesteuerte Kommutator acht Abschnitte BSI bis BS8, der Einfachheit halber angenommen wird, die Rückstell- und zwar einen Abschnitt für jeden Kern des steuernden wicklung auf jedem Kern mittels einer Röhre gesteuert 55 Kommutators A₁ wobei die Zahl der Kerne in jedem Abwird, deren Strom gleich dem Röhrenstrom der Eingangs- schnitt des Kommutators B acht (nämlich 2⁶) beträgt.

Jeder Abschnitt des gesteuerten Kommutators B ist mit einer steuernden Spule D ausgerüstet, welche induktiv an jeden Kern dieses Abschnittes angekoppelt ist und an 60 der Ausgangsspule OA des entsprechenden einen Kernes des Kommutators A liegt. Bei der Umkehr der Sättigung eines der Kerne A₁ bis A₈ des Kommutators A wird also ein Steuerimpuls allen Kernen B₁ bis B₈ des entsprechenden Abschnittes SSl bis BS8 des gesteuerten Kommutasamten Windungszahl η (μ +1) auf einem geschalteten 65 tors B zugeführt. Dabei hängt es, wie später noch zu er-Kern tatsächlich Strom führen, die übrigen n^z Windungen läutern, von der Adresse des δ-Eingangs ab, welcher der nutzlos, und daher ist der Wicklungsraum des Kernes Kerne des Abschnittes des Kommutators B seine Sättischlecht ausgenutzt. gung umkehrt.

Beispielsweise ist für einen Kommutator mit sieben Die Kerne aller Abschnitte BSI bis BS8 des Kommu-

Eingangspaaren, der 128 (= 2⁷) Ausgänge mit einem 70 tators B sind über Spulenpaare Ll, L2 miteinander ver

steuerröhren ist, erfordert eine solche Rückstellwicklung eine Windungszahl, die wenigstens gleich η ist. Somit sind insgesamt η {η +1) Windungen auf jedem Kern vorhanden, ausschließlich der Ausgangswicklungen.

Wenn die Zahl der Eingänge η groß wird, ist es sehr schwierig, einen solchen Schalter aufzubauen, da die Anzahl der Primärwindungen auf j edem Kern mit η {η -+-1) zunimmt. Außerdem sind, da nur η Windungen der ge-

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bunden, wobei ein Spulenpaar für jeden der δ-Kanäle IB, Kern ist, auf welchem keine erregten N-Wicklungen 2B, 3 B vorhanden ist. Alle Eingangsspulen des gesteuer- liegen. Daher wird dieser Kern des ausgewählten Abten Kommutators B sollen vorzugsweise und, wie dar- schnittes des Kommutators B durch den Steuerimpuls gestellt, nur N-Wicklungen, also gegenwirkende Wicklun- von dem ausgewählten Kern des Kommutators A in den gen enthalten, welche nach einem Kombinationscode an 5 P-Zustand gebiacht.

die Kerne jedes Abschnittes angekoppelt sind. Jeder Zur Vervollständigung dieses Beispiels sei gesagt, daß,

■der Kerne B₁ bis B_s jedes Abschnittes des gesteuerten wenn die A-Adresse die erste, die vierte und die sechste Kommutators B ist mit einer Ausgangswicklung OB ver- Reihe auswählt und die gleichzeitige B-Adresse die erste, sehen, so daß 2« oder 64 Ausgänge entstehen. die vierte und die fünfte Reihe auswählt, der ausgewählte

In Fig. 2 ist ein Abschnitt des Kommutators B in io Kern in Kommutator B der Kern B₃ des Abschnittes BS 5 größerem Maßstab dargestellt. Die Kerne dieses Ab- ist. In gleicher Weise kann jeder der Kerne des Kommuschnitts sind ebenso wie die Kerne jedes Abschnittes des tators B ausgewählt werden und einen Ausgangsimpuls Kommutators A vorzugsweise Ringkerne aus einem liefern.

magnetischen Material. Bezüglich der notwendigen Windungszahl in den

Zur Beschreibung der Wirkungsweise der Schaltung 15 Primärwicklungen der einzelnen Kerne des Kommunach Fig. 1 wird angenommen, daß alle Kerne anfänglich tators kann man erkennen, daß die Windungszahl in der in der N-Richtung gesättigt sind. Bei der Auswahl eines Primärwicklung jedes Kernes des gesteuerten Kommubestimmten Ausgangs des Kommutators B wird allen tators B proportional b ist (der Zahl der Eingangspaare), Eingängen IA bis 3 A und IB bis 3 B gleichzeitig die abgesehen von der Steuerwicklung, die stets aus einer Adresse zugeführt, d. h., es wird eine Spule jedes Paares 20 einzigen Windung bestehen kann, wenn man das Ver- Ll, L2 der beiden Gruppen erregt oder, genauer gesagt, je hältnis des Querschnitts der Kerne des Kommutators A eine Röhre der Adressenröhrenpaare (AT₁, AT₂), [AT₃, zum Querschnitt der Kerne des Kommutators B geeignet AT₁₁), [AT₅, AT₆), [BT₁, BT₂), (BT₃, BT₁), (BT₅, BT₆) wählt. Für jeden Kern des Kommutators A ist die Zahl stromdurchlässig gemacht. Wie später noch im einzelnen der Primärwindungen (einschließlich derjenigen der zu erläutern, wird hierdurch ein und nur ein Kern des 25 Rückstellspule R) proportional zu α (β +1), und man Kommutators A von N nach P umgelegt und dadurch braucht in keinem Falle (wie bei den obengenannten Strom in der entsprechenden Ausgangsspule OA dieses früheren Kommutatoren) eine Windungszahl propor-Kerns des Kommutators A induziert. Der Ausgangs- tional zu η (η +1) vorzusehen. Bei der Anordnung in impuls des so ausgewählten Kernes des Kommutators A Fig. 1 ist die nötige Primärwindungszahl für die Kerne ist geeignet, alle Kerne des entsprechenden Abschnittes 30 beider Kommutatoren nur zwölf, während 42 Windungen des Kommutators B in den P-Zustand zu bringen, legt für einen Kommutator mit nur einem Abschnitt notaber tatsächlich nur einen bestimmten dieser Kerne in wendig sein würden.

den P-Zustand um, und zwar denjenigen Kern, der durch Der Kommutator A enthält außer den Eingangsspulen

die Adresse in der Gruppe der δ-Eingänge bestimmt wird. und den einzelnen Ausgangswicklungen eine Rückstell-Wie später noch zu erläutern, ist dieser Kern derjenige, 35 schleife R, die aus N-Wicklungen auf jedem Kern beauf welchem keine N-Wicklungen oder gegenwirkende steht. Nachdem die Kommutatoren ihre Adressen Wicklungen erregt werden. Für alle anderen (2^b — 1) empfangen haben und einen Teil einer Information durch Kerne des Abschnittes ist, wie später noch gezeigt wird, Sättigungsumkehr eines bestimmten Kerns des gesteuerwenigstens eine ft-Eingangswicklung vorhanden, welche ten Kommutators B markiert haben und nachdem diese eine solche Magnetisierung zuverlässig verhindert. Es 40 Information weitergegeben worden ist, werden beide wird daher ein und nur einer der 2ⁿ Kerne des Kommuta- Kommutatoren in ihren ursprünglichen N-Zustand zutors B in den P-Zustand umgelegt, während alle anderen rückbefördert, indem ein Rückstellimpuls der Spule R im ursprünglichen N-Zustand verbleiben. zugeführt wird. Eine solche Erregung der Rückstell-

Die Art und Weise, wie dieser letzterwähnte Kern aus- spule liefert einen negativen Impuls an den vorher ausgewählt wird, ist folgende: _ 45 gewählten Kern des Kommutators A von ausreichender In Fig. 1 bestehen acht verschiedene mögliche Kombi- Größe, um die Sättigung dieses Kerns wieder umzunationen, von denen jede aus einer bestimmten Kombina- kehren, ihn also in den ursprünglichen N-Zustand zurücktion der drei Paare von Eingangsspulen des Kommuta- zubefördern. Da die anderen Kerne nicht umgekehrt tors A besteht. Es bestehen also mit anderen Worten worden waren und in der N-Richtung gesättigt sind, acht verschiedene Möglichkeiten der Adressierung des 50 werden sie durch diesen negativen Steuerimpuls nicht Kommutators A. Für jede Möglichkeit ist ein und nur beeinflußt. Die Umkehr der Sättigungsrichtung des ausein Kern vorhanden, auf welchem alle P-Wicklungen er- gewählten Kerns des Kommutators A ruft in dessen regt werden. Wenn beispielsweise die erste, die vierte und Ausgangswicklung OA einen negativen Impuls an allen die sechste der Reihen von Wicklungen (senkrechte Kernen des vorher ausgewählten Abschnitts des Kommu-Reihen) in Fig. 1 erregt werden, so sieht man, daß der 55 tators B hervor. Dieser Steuerimpuls reicht aus, um den Kern A₅ des Kommutators A der einzige ist, dessen ausgewählten Kern dieses Abschnitts in den ursprüng-P-Wicklungen alle erregt werden und der daher aus dem liehen N-Zustand zurückzubefördern. Der Impuls wirkt N- in den P-Zustand umgelegt wird. Jede Adresse der dabei auf die anderen Kerne nicht ein, so daß diese in ^4-Kerne bewirkt also die Auswahl eines der Kerne A₁ ihrem N-Zustand bleiben.

bis A ₈ und führt daher zu einem P-Impuls an allen Kernen 60 Vom Standpunkt des Leistungsverbrauchs ist der erdes entsprechenden Abschnittes des Kommutators B. findungsgemäße kumulative Kommutator vielleicht weni-Die Fig. 1 zeigt die Wicklungsverteilung auf allen ger gut als eine Einrichtung mit nur einem Satz von Kernen B₁ bis B₈ jedes Abschnittes im Kommutator B. Kernen, da die Leistung zur Umlegung eines B-Kernes Die mittels der Eingänge IB, 2B und 3B gespeisten zu derjenigen zur Umlegung eines A-Kernes hinzukommt. Spulen besitzen nur N-Wicklungen, und man sieht daher, 65 Dies stellt jedoch nur einen geringen Verlust dar, wenn daß für jede Adresse ein und nur ein Kern vorhanden ist, die Schaltleistung gut ausgenutzt wird, d. h. wenn einer auf welchem keine der N-Wicklungen erregt wird. Wenn Belastung ein großer Prozentsatz der Eingangsleistung man beispielsweise annimmt, daß der erste, der vierte zugeführt wird. Der Leistungsverlust wird durch die und der fünfte der B-Kerne in jeder Gruppe erregt wer- Tatsache mehr als aufgehoben, daß der erfindungsgemäße den, so sieht man sofort, daß der Kern B₃ der einzige 70 Schalter es ermöglicht, eine große Anzahl von Eingangs-

stellen vorzusehen, ohne große Windungszahlen vorsehen zu müssen, die bei einem bestimmten Schaltvorgang leerlaufen und deren Vorhandensein die Bewicklung der Kerne sehr erschwert und deren Wicklungsraum schlecht ausnützen.

Eine weitere Verminderung der notwendigen Windungszahl je Kern für die Eingangswicklungen wird durch die Einrichtung nach Fig. 3 erreicht. Bei dieser Ausführungsform werden alle P-Wicklungen der Eingangsspulen des

zeitig erregt werden, eine N-Wirkung gleich (n — 2) besitzt.

Eines oder zwei Eingangspaare sollen auf diese Weise erregt werden, wenn η größer als 4 ist, weil m nur für η = 3 und η = 4 ganzzahlig ist, wenn m = 3 (alle Paare) und m = 2 (die Hälfte aller Paare) ist und weil für größere Werte von η die Größe m den Einheitswert erreicht.

In dem kumulativen Kommutator in Fig. 1 kann die Kommutators A durch eine einzige P-Spule PD ersetzt, io Rückstellspule R fortgelassen werden und die Rückstellung die in Reihe mit allen Eingangsspulen des gesteuerten der ausgewählten Kerne der Kommutatoren A und B Kommutators B liegt. Jede der Eingangsspulenpaare Ll, durch gleichzeitige Erregung beider Seiten der geeigneten L2 zur Adressierung des Kommutators C besitzt nur Zahl m der «-Eingänge bewerkstelligt werden. Die Aus-N-Wicklungen, und diese sind entsprechend einem Korn- schaltung der Rückstellspule erfordert eine Tastschaltung binationscode nur auf bestimmten Kernen angebracht, 15 der Eingänge nach Fig. 5 A, die weiter unten noch bebeispielsweise in Fig. 3 entsprechend dem binären Code. schrieben wird. Ob die Eingangswicklungen oder eine Für eine bestimmte Adresse für den Kommutator B
dient der Eingangsstrom der ausgewählten Eingangsröhren BT₁ bis BT₆, sowohl zur Gegenwirkung auf die
nicht ausgewählten Kerne des Kommutators B und stellt 20
gleichzeitig eine P-Steuerung für alle Kerne des steuernden Kommutators C her. Hierdurch wird die Zahl der

nötigen Eingangswindungen auf den Kernen C₁ bis C₈

getrennte Rückstellwicklung benutzt werden, hängt von dem gesamten Aufbau ab, in welchem der Kommutator verwendet wird.

Ein Kommutator, welcher keine getrennte Rückstellwicklung erfordert und bei welchem die P- und die N-Steuerungen für jede Zahl von Eingängen η gleich sind, ist in Fig. 4 dargestellt. Ein solcher Kommutator kann beispielsweise in der Schaltung nach Fig. 1 an Stelle des

auf ein Vielfaches von c reduziert, wobei (c 4- b = n) ist.

Die zusätzliche PZ)-Wicklung braucht nur wenige Win- 25 Kommutators A verwendet werden, wenn der gesteuerte

düngen je Kern zu enthalten. Kommutator 16 Abschnitte enthält, vier Eingangskanäle

In Fig. 3 bestehen acht mögliche Kombinationen der und 16 Kerne je Abschnitt besitzt.

Paare von Eingangsspulen Ll, L2 der Gruppe der Ein- In Fig. 4 enthalten die Eingangsspulen Ll, L2 aller

gänge IC bis 3C. Für jede Adresse existiert ein und nur Paare 1D bis 4Z) mit Ausnahme eines Paares 4DP- und ein Kern des Kommutators C, auf welchem keine C-Ein- 30 N-Wicklungen und sind in binärer Weise angeordnet wie gangswicklung erregt ist. Als Beispiel sei angenommen, in Fig. 1, wobei die N-Wicklungen (n — 2) Windungen

besitzt. Das übrige Paar 4Z) von Eingangsspulen 4Z) hat nur N-Wicklungen oder gegenwirkende Wicklungen mit (n — 1) Windungen. Aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß bei

daß die erste, vierte und fünfte Reihe erregt werden möge. Man sieht sofort, daß der Kern C₆ derjenige ist, auf welchem keine Eingangswicklungen erregt sind. Dieser

Kern wird somit aus dem N- in den P-Zustand gebracht, 35 Erregung einer Spule jedes Eingangsspulenpaares eine und zwar durch den P-Impuls, welcher der PZ)-Spule P-Steuerung eines und nur eines Kernes D₁ bis Z)₁₆ erdurch die gleichzeitige Adresse am Kommutator B züge- reicht wird und daß einer dieser Kerne durch Wahl einer führt wird. entsprechenden Adresse ausgewählt werden kann.

Aus dem Vorstehenden sowie aus der vorhergehenden Durch Erregung beider Spulen des Eingangskanals 4Z)

Erläuterung der Fig. 1 für den Kommutator B dürfte 40 wird der so ausgewählte Kern wieder in seinen ursprünghervorgehen, daß jeder Abschnitt der Z?-Kerne einen liehen N-Zustand zurückgebracht, wobei die Erregung

die Stärke (n — 1) besitzen muß, gleich der vorher benutzten P-Steuerung.

Man erkennt, daß zu insgesamt η (η — 1) Windungen auf jedem Kern eine Steuerung von (n — 1) Windungen gehört, d. h. das Verhältnis der steuernden Windungen

Kern enthält, welchem keine gegenwirkende Kraft zugeführt wird und daß der Kern, dem eine P-Kraft zugeführt wird, als einziger von den 64 Z?-Kernen von N nach P umgelegt wird.

Gemäß der Erfindung wird also außer der Ersparung an Wicklungen nicht einem Kern in jeder Gruppe der Z>-Kerne ein P-Impuls zugeführt, sondern die ganze Z?-Kern-Gruppe oder der Z>-Kommutator mittels eines .i4-Kernes oder eines C-Kernes gesteuert.

Wenn, wie im Kommutator A in Fig. 1, die Eingangsspulen sowohl P-Wicklungen wie N-Wicklungen enthalten, kann die Rückstellung ohne eine Rückstellspule geschehen. Man kann eine Rückstellung dadurch bewerkstelligen, daß

zu der Gesamtwindungszahl ist ¹In. Diese Zahl muß mit dem Verhältnis der steuernden Windungen zu der Gesamtwindungszahl von —t~t in beispielsweise dem Kommu» +1
tator A in Fig. 1 verglichen werden.

Die Fig. 5 veranschaulicht einen anderen Kommutator ohne Rückstellwicklung, bei welchem die P- und die N-Steuerungen für j ede Zahl von Eingängen gleich sind und alle Eingangsspulen erregt werden, da jeder Kern dann 55 der somit in dieser Beziehung gleichartig dem Kornmudurch A^r (n — 2) Windungen in den N-Zustand gebracht tator nach Fig. 4 ist. Im Kommutator E nach Fig. 5, der wird. Diese Steuerwirkung ist stärker als die Steuer- in kumulativen i^nordnungen nach Fig. 1 und in anderen wirkung in der P-Richtung, die nur proportional η ist. Anordnungen verwendbar ist, enthalten alle mit Aus-Um die Steuerung in der N-Richtung gleich derjenigen nähme von zwei Paaren der Spulen Ll, Z.2 für die Einin der P-Richtung zu machen, müssen beide Seiten in 60 gänge IE bis 4£ sowohl P- als N-Wicklungen. Die nur w Eingangspaaren erregt werden, wobei übrigen beiden Paare der Eingangsspulen der Eingangs-

_OT kanäle 3E und ΊΕ haben nur gegenwirkende oder

N-Wicklungen. Die N-Wicklungen der Eingänge Ii? und 2ΖΓ besitzen (n — 3) Windungen, während die N-Wick-

Die P-Steuerung auf einem Kern hat η Windungen. 65 lungen der Kanäle 3£ und 4£ (n — 2) Windungen be-Um eine N-Steuerung von η Windungen zu bewerk- sitzen. Hier ist, wie in Fig. 4, ein Rückstellimpuls an

einem Eingang mit nur N-Wicklungen gleich der vorher ausgeübten P-Steueiung, d. h., die N-Steuerung hat die Stärke (n — 2). Für η {η — 2) Windungen (gesamte prierfüllt werden, da jedes Paar, bei dem beide Spulen gleich- 70 märe Windungszahl) wird eine Steuerung von (n — 2)

m =

K-2"

stelligen, muß die Gleichung

m (n — 2) = η

erreicht, so daß das Verhältnis der gesteuerten Windungszahl zu der gesamten Windungszahl ¹Jn ist wie im Kommutator D in Fig. 4. Jedoch ist die Gesamtzahl der steuernden Windungen kleiner, was sehr erwünscht ist, wenn der Widerstand der Steuerwicklungen niedriger sein muß.

Die Verteilung der Eingangswicklungen für den Kommutator E ergibt sich aus Fig. 5. Die Rückstellung in den N-Zustand eines gewählten Kerns läßt sich durch gleichzeitige Erregung beider Spulen des Eingangs 4E bewerkstelligen. _

Fig. 5 A zeigt eine einfache verwendbare Tastschaltung. Sie besteht aus vier Röhren RT, T₇, T₈, RT. Die Anode der einen .RT-Röhre ist mit der Anode der Röhre T₇ verbunden und die Anode der anderen ÄT-Röhre mit *5 der Anode der Röhre T₈. Die Gitter der Röhren RT Hegen an der Quelle der Rückstellsignale. Die Gitter von T₇ und T₈ liegen an einer Quelle für die Adressensignale. Diese einfache Anordnung kann an Stelle der Röhren DT₇ und DT8 in Fig. 4 oder an Stelle der Röhren DE₇ und DE₈ in Fig. 5 benutzt werden. In den Kommutatoranordnungen, soweit sie bisher beschrieben sind, wird ein vollständiger binärer Code benutzt, d. h., für η Eingänge ist die Zahl der Kerne und die Zahl der Ausgänge gleich 2"·. Ein unvollständiger binärer Code (d. h. ein beliebiger Code) kann ebenfalls benutzt werden. So können beispielsweise der steuernde Kommutator F in Fig. 6 ein binär codiertes Dezimalsystem benutzen, bei welchem vier Eingänge IF bis 4F selektiv zehn Ausgänge steuern und die Kerne entsprechend den sechs nicht benutzten binären Kombinationen einfach fortgelassen sind.

Die Wicklungsanordnung des Kommutators F ergibt sich aus Fig. 6, und es läßt sich leicht bestimmen, welcher der Kerne für jede der zehn Adressen ausgewählt wird.

Jeder der Kerne F₁ bis F₁₀ des Kommutators F dient wie in Fig. 1 dazu, einen Steuerimpuls an den entsprechenden der zehn Abschnitte GS₁ bis GS₁₀ des Kommutators G zu liefern, wobei jeder Abschnitt zehn Kerne enthält, so daß ein Kommutator mit 100 Ausgängen entsteht.

Wenn man jeden Kern des Kommutators G zur Steuerung eines weiteren nicht mit dargestellten Kommutators benutzt, kann man mittels zwölf Eingangskanälen einen beliebigen Kern von 10 000 Kernen auswählen.

Jeder Kern einer magnetischen Gedächtnismatrix, wie sie in dem genannten Aufsatz beschrieben ist, die beispielsweise 10 000 Kerne besitzt, kann durch Benutzung zweier kumulativer Anordnungen nach Fig. 6 ausgewählt werden, wobei die Ausgänge des einen gesteuerten Kommutators die betreffenden Zeilenspulen der Gedächtnismatrix erregen und die Ausgänge des anderen gesteuerten Kommutators die Reihenspulen der Gedächtnismatrix erregen. Eine solche Anordnung ist bei manchen Systemen zur Verarbeitung von Informationen anwendbar.

Bei den früher beschriebenen Kommutatoren ist die Wicklungsverteilung für jeden Kommutatorabschnitt nach einem gewöhnlichen binären Code getroffen mit dem Ergebnis, daß ein Übergang von einer Adresse zu der nächsten numerisch höheren oder tieferen Adresse manchmal eine Umschaltung in mehreren der Eingangsspulen erfordert. Wenn man die Wicklungen zyklisch binär verteilt, erfordert die Umschaltung zu jeder nächsthöheren oder nächsttieferen Adresse nur eine Schaltung in einem der Eingänge. Beispielsweise ist in Fig. 7 ein dem Kommutator A in Fig. 1 entsprechender Kommutator dargestellt, der sich von ihm nur dadurch unterscheidet, daß die Spulenwicklungen nach einem zyklisch binären Code angeordnet sind. Man erkennt, daß für die aufeinanderfolgenden Adressen in aufsteigender oder absteigender Ordnung nur zwischen den Eingangsspulen eines Paares gewechselt werden muß und die Selektion der Eingangsspulen der anderen Kanäle dieselbe bleibt. Die Beziehung zwischen der binären Codierung der Wicklungen des Kommutators A in Fig. 1 und der zyklisch binär codierten Wicklungsverteilung nach Fig. 7 ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle

Kg. 1 Adresse	Fig. 7 Adresse	Binäre Zahl	Zyklisch binäre Zahl
1	1	000	000
2	2	001	001
3	4	010	011
4	3	011	010
5	7	100	110
6	8	101	111
7	6	110	101
8	5	111	100

Aus dem Vorstehenden und aus der Tabelle ersieht man, daß die Wicklungsverteilung jedes der anderen Kommutatoren ohne weiteres in eine zyklisch binäre Verteilung umgewandelt werden kann.

Ein gemeinsames Merkmal aller dargestellten Anordnungen und ihrer Äquivalente ist die Ersparung von Kernwindungen, welche durch die kumulative Benutzung von Kommutatoren erreicht wird. Bei manchen Ausführungsformen und ihren Äquivalenten wird eine weitere Reduktion der Zahl der Kernwindungen durch Vermeidung der Rückstellwindungen erreicht, indem eine oder mehrere der Adresseneingänge zu Rückstellzwecken dienen.

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Magnetische Schalteinrichtung mit einer Gruppe von Magnetkernen (A₁ bis A_a), deren Eingangsspulen (L₁, L₂) mit einem Eingangsstrom entsprechend einer gewünschten Verschlüsselung gespeist werden, um einen bestimmten Magnetkern durch seinen Magnetisierungszustand zu markieren, gekennzeichnet durch eine zweite in Abschnitte (SSl bis BS 8) unterteilte Gruppe von Magnetkernen (B₁ bis S₈) mit Eingangsspulen (L₁, L₂), die mit einem Eingangsstrom entsprechend einer zweiten gewünschten und in vorgegebener Weise mit der ersten verknüpften Verschlüsselung gespeist werden, um einen bestimmten Magnetkern in jedem Abschnitt der zweiten Gruppe durch seinen magnetischen Zustand zu markieren; ferner durch Übertragungsspulen (D), welche jeden Kern (A₁ bis ^₈) der ersten Gruppe mit einem und nur einem Abschnitt der zweiten Gruppe koppeln, und durch Ausgangsspulen (OB), welche einen Ausgangsstrom nur von einem der markierten Magnetkerne der zweiten Gruppe abnehmen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abschnitte (SSl bis SS8) dieselbe Anzahl von magnetischen Kernen (S₁ bis S₈) enthalten und die zweiten Eingangsspulen (L₁, L₂) an die Kerne jedes Abschnitts entsprechend derselben Verschlüsselung angekoppelt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung eines der gewünschten magnetischen Kerne durch Fehlen einer Gegenwirkung bei der Änderung des magnetischen Zustand es aus der einen Richtung in die andere Richtung bewerkstelligt wird.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der magnetischen Kerne der ersten Gruppe durch Über-

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tragungsspulen mit allen Kernen in dem zugehörigen Abschnitt der zweiten Gruppe gekoppelt ist, so daß die Umkehr der Magnetisierung eines Kernes der ersten Gruppe die Magnetisierung aller Kerne des zugehörigen Abschnitts umzukehren bestrebt ist.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kerne Steuerwicklungen und Gegenwicklungen zur Änderung ihrer Magnetisierung bzw. zur Verhinderung einer solchen Änderung tragen und daß diese Wicklungen entsprechend den gewünschten Verschlüsselungen angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß (n — b) Paare der Eingangsspulen der ersten Gruppe Steuer- und Gegenwicklungen enthalten, daß jedes Paar eine Steuer- und eine Gegenwicklung auf jedem der ersten Gruppe von magnetischen Kernen besitzt, daß b Paare der Eingangsspulen der ersten Gruppe nur Gegenwicklungen enthalten, dabei jedes dieser b Paare eine Gegenwicklung auf jedem Kern der ersten Kernegruppe besitzt, dabei ferner die Windungszahl der Gegenwicklungen der (n — b) Paare k(n — b — 1) ist und die Windungszahl der Gegenwicklungen der b Kerne k (n — b) ist, wobei k die Windungszahl jeder Steuerwicklung, η die Zahl der Spulenpaare der Eingangsspulen der ersten Kerngruppe ist, η und δ ganzzahlig sind und ferner δ größer als 0 und kleiner als η ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Kerngruppe eine Spule mit einer Steuerwicklung auf jedem Kern vorhanden ist und daß die ersten Eingangsspulen nur Gegenwicklungen enthalten.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die magnetischen Kerne in beiden Gruppen eine Spule vorhanden ist, die eine Steuerwicklung auf jedem Kern enthält und daß die zweiten Eingangsspulen nur Gegenwicklungen enthalten.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenspulen auf den magnetischen Kernen in jeder Gruppe am einen Ende an die Steuerspule der ersten Gruppe von magnetischen Kernen angeschlossen ist.

10. Einrichtung nach einem der vorstehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellmittel eine Rückstellspule enthalten, welche an die erste Gruppe der magnetischen Kerne angekoppelt ist, um diese Kerne in den ursprünglichen Sättigungszustand zurückzuführen.

11. Einrichtung nach Anspruch 1,4 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsspulen alle magnetischen Kerne eines zugeordneten Abschnitts in derselben Richtung magnetisieren wie die Rückstellspule die Kerne der ersten Kerngruppe, so daß jeder Kern der ersten Kerngruppe bei der Rückstellung alle magnetischen Kerne des zugehörigen Abschnitts in der RückstelMchtung beeinflußt.

12. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Paar der Eingangsspulen nur Gegenwicklungen enthält und daß ein Rückstellstrom gleichzeitig beiden Spulen dieses Paares zugeführt wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Röhren Strom an jede Spule des Paares von Gegenspulen in binärer Weise liefern, daß zwei Rückstellröhren zur Lieferung dieses Rückstellstroms an die Gegenwicklungen vorhanden sind, wobei jede Röhre mit ihrer Anode mit der Anode einer der Rückstellröhren verbunden ist und die Rückstellröhren an ihren Gittern miteinander verbunden sind, so daß ein Rückstellsignal diesen Gittern zugeführt werden kann.

14. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Paare der ersten Eingangsspulen Steuer- und Gegenwicklungen enthalten (b = 0) und ein Rückstellstrom einer Zahl dieser Eingangspaare

zugeführt wird, wobei diese Zahl

ist, wenn

eine ganze Zahl ist und die nächsthöhere ganze

Zahl ist, wenn

einen Bruch darstellt.

15. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der magnetischen Kerne der ersten Gruppe nicht über 2^a liegt, worin α die Zahl der Paare in den ersten Eingangsspulen ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der magnetischen Kerne in jedem Abschnitt nicht über 2^b liegt, worin b die Zahl der Paare der zweiten Eingangsspulen ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Eingangsspulen und die zweiten Eingangsspulen je vier Paare von Eingangsspulen enthalten, daß die erste Gruppe aus zehn Kernen besteht und jeder der Abschnitte ebenfalls aus zehn Kernen.

18. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Gruppe von magnetischen Kernen, die weitere Abschnitte bilden und mit weiteren Eingangsspulen entsprechend einer weiteren gewünschten Verschlüsselung, die mit den anderen Verschlüsselungen in gewünschter Weise verknüpft ist, versehen ist, wobei Eingangsstrom selektiv ausgewählten Spulen der weiteren Eingangsspulen zugeführt werden kann, um einen gewünschten magnetischen Kern jedes weiteren Abschnittes durch seinen magnetischen Zustand zu markieren und jeder dieser weiteren Abschnitte mit einem und nur einem der magnetischen Kerne des unmittelbar vorhergehenden Abschnitts von magnetischen Kernen verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: RCA-Review, XIII, 1952 (Juni Nr. 2), S. 183 bis 201.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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