DE1034686B - Magnetisches Speicherelement - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zur Speicherung von Angaben werden häufig magnetische Speicher benutzt, das sind z. B. Ringkerne, die Wicklungen tragen und deren Kernmaterial zwei oder mehrere stabileRemanenzzustände aufweist. Die Kerne besitzen mehr oder weniger ausgeprägte rechteckige Magnetisierungskennlinien und zeigen nach Ausbleiben einer MMK (magnetomotorischen Kraft) je nach deren Richtung positive oder negative Remanenz. Der Richtung dieses Feldes ist ein Wert zugeordnet, z. B. Null bei positiver, Eins bei negativer Richtung. Die Speichereinstellung erfolgt mit Hilfe einer Eingangswicklung, die im Kern eine MMK erzeugt, deren Richtung dem zu speichernden Wert entspricht.

Wenn nun festgestellt werden soll, welche Richtung der Remanenzfluß besitzt, d. h., welchen Wert der Speicher darstellt, so wird dem Kern über eine Entnahmewicklung eine kräftige MMK aufgedrückt, die eine bestimmte Flußrichtung erzeugt. Je nach dem Wert, den der Speicher darstellt, d. h. je nach der Richtung des Remanenzflusses, verursacht diese MMK eine Änderung der Flußrichtung im Kern oder nicht. Eine Änderung dieser Richtung erzeugt in einer Ausgangswicklung eine Spannung, die so den gespeicherten Wert anzeigt. Ein Mangel dieser bekannten An-Ordnung ist, daß bei der Abfühlung der Zustand des Speichers geändert wird und ohne zusätzliche Maßnahmen die Speichereinstellung verloren ist.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil· bei einem zwei stabile Remanenzzustände aufweisenden Magnetkern mit Eingangs- und Ausgangswicklung, vorzugsweise zur Speicherung von Wertangaben, dadurch, daß eine mit dem Remanenzfluß nicht oder nur teilweise verkettete Entnahmewicklung einen Hilfsfluß erzeugt, der den Remanenzfluß zum Zwecke der Feststellung des Remanenzzustandes vorübergehend verändert.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt die Entnahmewicklung in zwei senkrecht oder nahezu senkrecht zur Richtung der Kernachse den Kern durchdringenden öffnungen eingebettet. Die Entnahmewicklung kann jedoch auch in einer einzigen öffnung durch den Kern geführt sein, die den Kernquerschnitt in zwei ungleiche Teile unterteilt.

Weitere Merkmale der Erfindung enthält die an Hand von Zeichnungen erläuterte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 die Magnetisierungskurve eines Kernmaterials mit zwei stabilen magnetischen Zuständen,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines magnetischen Speicherelementes gemäß der Erfindung, dessen Inhalt festgestellt werden kann, ohne daß der magnetische Zustand geändert werden muß,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Magnetisches Speicherelement

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft

m.b.H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Oktober 1953

Edgar Alan Brown, Vestal, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Magnetkerne aus Stoffen mit geringer Koerzitivkraft und großer Remanenz können in zwei verschiedene stabile Remanenzzustände gebracht werden. Zu diesem Zweck trägt der Kern eine Wicklung, die von Impulsen in unterschiedlicher Richtung durchflossen wird. Kernmaterial für diesen Zweck kann eine etwa rechtwinklige Hysteresiskurve wie die in Fig. 1 gezeigte besitzen, jedoch ist die Erfindung nicht auf Kerne beschränkt, deren Remanenz nur unwesentlich unter der Sättigungsinduktion liegt. Punkt »α« der Kurve dieser Abbildung stellt willkürlich eine duale Null und Punkt »b« eine duale Eins dar. Wenn ein Kern sich anfangs in dem nulldarstellenden Remanenzzustand »α« befindet, erfolgt die Speicherung einer dualen Eins durch einen an die Eingangswicklung oder -wicklungen gelegten Impuls, der eine magnetomotorische Kraft (MMK) +H erzeugt. Die Induktion im Kern durchläuft daher die Hysteresiskurve von Punkt »α« bis Punkt »c«, in dem die Sättigung erreicht ist, um nach dem Ende des Impulses den Punkt »b« zu erreichen. Die Punkte »σ« und »&« sind stabile Zustände, wie oben erwähnt, und ein in einem dieser Remanenzzustände magnetisierter Kern bleibt ohne äußere Einflüsse in diesem Zustand. Wenn ein Kern anfangs schon im Zustand »σ« ist, erfolgt die Speicherung einer dualen Null entweder indem die Wicklung keinen Impuls erhält oder indem eine MMK —H erzeugt wird. Im letzteren Falle wird die Hysteresiskurve von Punkt »α« bis Punkt »d« durchlaufen, nach dem Ende des Null-Impulses erreicht die Remanenz den dem Punkt »α« entsprechenden Wert.

809 578/150

Um festzustellen, in welchem der beiden Zustände »α« oder »b« sich ein Kern befindet, wird bei den bekannten Anordnungen ein Entnahmeimpuls an eine Wicklung des Kernes gelegt, der eine MMK von —H verursacht. Die in einer Sekundärwicklung induzierte Spannung zeigt den Zustand des Speichers an. Wenn der Kern ζ. B. in einem eine duale Eins darstellenden Zustand »b« ist, wird durch die Erzeugung einer MMK von —H seine Hysteresiskurve von Punkt »b« zu Punkt »d« und nach Ausbleiben der MMK bis Punkt »α« durchlaufen. Die dabei entstehende Flußänderung bewirkt einen kräftigen Ausgangsimpuls in einer Sekundärwicklung. Wenn jedoch der Kern in einem die Null darstellenden Zustand »α« ist, bewirkt die Anlegung eines Entnahmeimpulses ein Durchlaufen von Punkt »α« zu Punkt »d« und nach dem Ende des Impulses zurück zu Punkt »α«. Die dabei entstehende Flußänderung ist so gering, daß praktisch kein Impuls in der Sekundärwicklung induziert wird. Durch den Entnahmeimpuls erreicht die Remanenz des Kernes den Punkt »α«, d. h., der Speicher wird durch den Entnahmevorgang gelöscht.

Nach Fig. 2 weist der Magnetkern 10 drei Wicklungen auf. Die Eingangswicklung 11 und die Ausgangswicklung 12 sind als Ringkernspulen auf den Kern gewickelt. Die Entnahmewicklung 13 ist durch zwei Löcher 14 geführt, die durch den Kern gebohrt sind. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, schneiden sie seine Mittellinie. Nach Fig. 2 gehen die Öffnungen 14 seitlich durch den Kern hindurch, jedoch können sie auch radial oder in einem anderen Winkel verlaufen. Die Speicherung dualer Angaben erfolgt in der oben beschriebenen Weise durch Impulse auf die Eingangswicklung 11 in positivem oder negativem Sinne, um den Kern dadurch in den Remanenzzustand »α« oder »b« zu bringen. Die Richtung des remanenten Magnetflusses für jeden dieser Speicherzustände ist durch Pfeile an den entsprechend bezeichneten gestrichelten Flußlinien in der Figur angedeutet.

Um den Remanenzzustand des Kerns zu erkennen, werden der Entnahmewicklung 13 positive, negative oder beliebig polarisierte Impulse zugeführt, oder sie wird mit Wechselstrom aus einer nicht gezeigten Quelle gespeist. In allen diesen Fällen wird eine Ausgangsspannung in der Ausgangswicklung 12 erzeugt, die den betreffenden Remanenzzustand anzeigt, ohne jedoch den bestehenden Remanenzzustand durch den Abfühlvorgang wesentlich zu verändern. Dieses Verfahren ermöglicht also die Abfühlung eines Speicherelementes, ohne seine gespeicherten Angaben zu löschen.

Die Größe der in Wicklung 12 induzierten Spannung hängt von der Geschwindigkeit der Flußänderung ab und damit vom zeitlichen Verlauf des Entnahmestromes. Der Remanenzzustand des Kernes kann entweder durch die relativen Phasenverhältnisse der in Wicklung 12 induzierten Spannungen unterschieden werden oder, wenn eine geeignete Belastung angelegt bzw. eine geeignete Wellenform des Entnahmeimpulses gewählt wird, durch die Polarität der Ausgangsspannung, die jedoch von der Polarität des Abfühlimpulses unabhängig ist. Die Erregung der Entnahmewicklung 13 durch eine bestimmte Impulsform, ζ. B. eine Sägezahnform, erzeugt im Kern eine Flußänderung, die je nach der Wellenform des Entnahmestromes entweder in zunehmender oder in abnehmender Richtung größer ist. Die in der einen oder in der anderen Richtung induzierte Spannung kann also vergleichsweise vernachlässigt werden, jedoch ist die Richtung der Ausgangsspannung nur von der Richtung des Remanenzflusses und nicht von der Polarität des angelegten Entnähmeimpulses abhängig.

Ein ständig fließender Wechselstrom kann z. B. in der Ausgangswicklung 12 eine Spannung erzeugen, deren Phase je nach der Richtung des Remanenzflusses im Kern um 180° verschoben ist. Die Anordnung kann also auch als Phasenumkehrvorrichtung verwendet werden, die durch wahlweise Umkehrung der Richtung des Restmagnetismus gesteuert wird. Wenn jedoch der Kern keine Remanenz aufweist, so wird keine Ausgangsspannung erzeugt, wenn Impulse an die Entnahmewicklung angelegt werden.

Die zur Veranschaulichung gewählte Ringform des Kernes kann auch durch rechteckige oder andere Formen von Magnetkernen ersetzt werden, ebenso können die Öffnungen 14 anders ausgeführt sein. Die Vorteile einer solchen Anordnung zur Umschaltung und/oder anderweitigen Beeinflussung des Flußpfades innerhalb eines Magnetelementes bestehen in der Einfachheit, mit der eine solche Anordnung hergestellt werden kann, sowie in der neuartigen Abfühlung eines als Speicher benutzten Magnetkernes ohne Veränderung seines magnetischen Zustandes.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, daß — falls die Löcher 14 in einer Umfangslinie liegen — kein Signal in der Entnahmewicklung 13 erzeugt wird, während Eingangsimpulse an die Wicklung 11 gelangen. Dieses Merkmal vermeidet, den Abfühlstromkreis während der Zeitabschnitte abschalten oder sperren zu müssen, in denen Angaben im Magnetkern gespeichert werden. So wird die üblicherweise bei magnetischen Speicherelementen verwendete Hilfsschaltung wesentlich vereinfadit.

Während an den Eingang des Speicherelementes Einstellimpulse gelangen, entstellen an der Ausgangswicklung 12 Impulse, die die Richtigkeit der gespeicherten Angaben bei der Eingabe zu prüfen erlauben und so die Sicherheit von Speichersystemen mit der neuen Anordnung vergrößern.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 gezeigt. Der Kern 20 trägt eine Eingangswicklung 21, eine Ausgangswicklung 22 und eine Entnahmewicklung 23, die durch eine Öffnung 24 des Kernes hindurchgeführt ist, und zwar darstellungsgemäß an einer Stelle zwischen der Mittellinie und dem Außenrand des Kernes. Die Öffnung 24 könnte den Kern auch in beliebiger Richtung durchstoßen, um den Kern in zwei parallele magnetische Pfade ungleichen Querschnittes zu unterteilen.

Wie bei der oben beschriebenen Ausführung nach Fig. 2 kann der Kern einen der beiden die dualen Ziffern darstellenden Remanenzzustände »α« oder »b« einnehmen. Die Richtung des Remanenzflusses ist für diese beiden Zustände durch Pfeile auf den gestrichelten Linien dargestellt. Wenn man annimmt, daß der Remanenzfluß gleichmäßig über den Kernquerschnitt verteilt ist, so wird ein Teil zwischen dem Loch 24 und dem Außenrand des Kerns und ein anderer Teil durch den Bereich zwischen dem Loch 24 und dem Innenrand verlaufen. Der Kern befindet sich im Remanenzzustand »&«, weil z. B. eine duale Eins gespeichert ist. Wenn nun der in einer Richtung wirkende Entnahmeimpuls an Wicklung 23 angelegt wird, so wird der Bereich zwischen dem Loch 24 und dem Außenrand weiter gesättigt, oder der magnetische Widerstand dieses Bereiches wird durch die vom Entnahmeimpuls verursachte MMK vergrößert. Es findet eine Art Flußverdrängung statt, so daß der Fluß im wesentlichen den Bereich zwischen dem Loch 24 und dem inneren Kernrand durchsetzt, und zwar in einer

Flußdichte, die zwischen den Zuständen »b« und »c« (Fig. 1) liegt, falls die Richtung des vom Entnahmeimpuls verursachten Flusses mit der des Remanenzflusses übereinstimmt. Im entgegengesetzten Falle würde die Flußdkhte einen Wert zwischen den Punkten »&« und »d« einnehmen. Der Remanenzfluß des Speicherkerns wird im Rhythmus der an die Wicklung 24 angelegten Impulse geändert. Die Größe und Phase der in Wicklung 22 induzierten Spannung zeigt den Remanenzpunkt des Kernes an.

Claims (6)

Patentansprüche: 10

1. Zwei stabile Remanenzzustände aufweisender Magnetkern mit Eingangs- und Ausgangswicklung, vorzugsweise zur Speicherung von Wertangaben, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Remanenzfluß nicht oder nur teilweise verkettete Entnahmewicklung (13 bzw. 23) einen Hilf sfluß erzeugt, der den Remanenzfluß zum Zwecke der Feststellung des Remanenzzustandes vorübergehend verändert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmewicklung (13) in zwei senkrecht oder nahezu senkrecht zur Richtung der Kernachse den Kern (10) durchdringenden öffnungen (14) eingebettet liegt.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der die Wicklung (13) aufnehmenden öffnungen (14) parallel liegen und die Mittellinie des Kernes (10) schneiden.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmewicklung (23) in einer senkrecht oder nahezu senkrecht zur Richtung der Kernachse den Kern (20) durchdringenden öffnung (24) eingebettet liegt, die den Kernquerschnitt in zwei ungleiche Teile unterteilt.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entnahmewicklung Impulse beliebiger Richtung oder periodisch verlaufende Wechselströme zugeführt werden.

6. Verwendung der Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5 als Phasenumkehrvorrichtung, indem die umzukehrende Spannung der Entnahmewicklung (13 bzw. 23) zugeführt und je nach dem Remanenzzustand des Kernes (10 bzw. 22) phasenrichtig oder gegenphasig an der Ausgangswicklung (12 bzw. 22) abgegriffen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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