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Schaltungsanordnung für eine aus einer Spannungskoinzidenz abgeleitete
Signalgabe Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, bei der aus
der Koinzidenz einer Spannungsamplitude mit einer in der Amplitude zeitlich sprunghaft
veränderlichen Spannungen eine Signalgabe abgeleitet ist, insbesondere zur Zählervorwahl
bei Zählwerken mit elektronischen Zählröhren. Derartige Schaltungsanordnungen können
z. B. zur Zählervorwahl bei Zählwerken mit elektronischen Dekadenzählröhren und
Rückstellmultivibratoren vorteilhaft benutzt werden. Bisher mußte hierbei stets
vom komplementären Wert zum Endzählwert eines Zählwerks ausgegangen werden, d. h.
wenn z. B. bei einem Zählwerk mit vier Dekaden eine Vorwahl auf 3564 Zähler vorgenommen
werden soll, wird der Komplementärwert zu 10 000, nämlich 6 436, zur Festlegung
benutzt, da jeweils der Rückschlagimpuls am Ende einer Dekade den Anzeigewert der
folgenden Dekadenröhre um eine Einheit weiterrückt und der letzte Zählimpuls alle
Zähleinheiten auf Null stellt. Die Zählröhren mußten daher so voreingestellt werden,
daß die gewünschte Zählung die Differenz mit dem möglichen Endzählwert des Zählwerks
ergab.
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Mit dieser Anordnung ist es somit umständlich, Zwischenzählwerte festzulegen
oder zu erhalten. Infolge -der endlichen Dauer der Rückschlagimpulse, die die Zählröhren
auf ihre Nulleinheit am Ende der jeweiligen Zählung zurückbringen, kann ferner die
Genauigkeit der Zählung beieinträchtigt werden, da während dieser Zeit entweder
nicht gezählt wird, obgleich Zählimpulse noch vorhanden sein können, oder die Zählung
zwei bis drei Einheiten vor Erreichung des Sollwertes abgebrochen werden muß, um
den neuen Zählzyklus richtig beginnen zu lassen. Der Nullstellimpuls soll daher
immer kürzer sein als die zeitliche Folge der Zählimpulse.
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Die neue Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine
Röhrendoppelstufe mit über eine Diode gekoppelten Kathoden vorgesehen ist und an
der Eingangselektrode des einen Röhrensystems die in Stufentreppenförmig sprunghaft
veränderliche Spannung angelegt, während an die Eingangselektrode des anderen Systems
eine in Stufen einstellbare Spannung angelegt ist, und bei Beginn der Übereinstimmung
der Stufen ein Signal von der Doppelstufe abgegeben und für die Zeit der Übereinstimmung
ein Signal weitergeleitet ist.
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Koinzidenzschaltungen mit Sinalabgabe sind bekannt, und zwar sowohl
für Koinzidenzen in der Abszisse als auch in der Ordinate. Bei ersteren handelt
es sich um Zeitselektoren und bei den letzteren um Amplitudenselektoren. Wenn die
Erfindung unter diesem Gesichtswinkel betrachtet wird, dann- bezieht sie sich auf
eine Amplituden- und Zeitselektion, denn nur wenn die »Amplitude«, d. h. der Wert
der beiden Spannungen, innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts gleich ist, der
z. B. durch den horizontalen Teil der Stufe einer Treppenspannung festgelegt ist,
kann eine Signalweiterleitung erfolgen, während der Beginn der Übereinstimmung der
Stufen eine Signalabgabe bewirkt, indem in diesem Augenblick die Sperrung des ersten
Röhrensystems der Röhrendoppelstufe aufgehoben wird, so daß ein Impulssprung an
der Anode des ersten Röhrensystems entsteht.
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Der Vorteil der Schaltung nach der Erfindung liegt darin, daß einmal
eine Amplituden- und Zeitselektion ohne großen Aufwand möglich ist und zum anderen
keine Rückwirkungen der einen oder anderen Spannung auftreten.
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Die neue Schaltungsanordnung ist auch nicht ohne weiteres mit den
als Einseiten-Diskriminatoren bezeichneten bekannten Selektoren zu vergleichen,
da sie immer oberhalb einer Referenzspannung ohne Rücksicht auf eine zeitliche Koinzidenz
eine Auswirkung auf die zu selektierende Spannung ausüben, während beim Erfindungsgegenstand
die selektierte und die selektierende Spannung für die resultierende Spannung insofern
von untergeordneter Bedeutung ist, als nach dem Eintritt der Amplituden- und Zeitkoinzidenz
nur die Daten der Röhrendoppelstufe für den Wert der resultierenden Spannung verantwortlich
sind.
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Die Erfindung kann überall dort eine vorteilhafte Anwendung finden,
wo sprunghaft veränderliche Spannungen auftreten, die sowohl regelmäßige Sprünge,
wie sie z. B. bei Zählanordnungen und Fernsprechwähleinrichtungen vorliegen, als
auch unregelmäßige Sprünge aufweisen, wie sie z. B. bei kernphysikalischen Meßmethoden
in Erscheinung treten.
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Die neue Schaltungsanordnung kann aber auch bei unregelmäßigen Treppenspannungen
vorteilhaft sein.
Zwar kann dann- die einstellbare Spannung nicht
auf die einzelnen, nunmehr willkürlichen Stufen bezogen werden, sie kann aber dazu
benutzt werden, Stufen hervorzuheben, wenn eine der willkürlichen Stufenspannungen
mit der einstellbaren Spannung gerade übereinstimmt. Diese Anwendung ist bei kernphysikalischen
Messungen von Bedeutung, um beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl von Impulsen
unregelmäßiger zeitlicher Folge einen Steuervorgang od. dgl. abzuleiten. In diesem
Fall wären die Treppenhöhen 1 gleich, dagegen die Treppenabsätze unterschiedlich.
Es sind jedoch auch Anwendungsfälle denkbar, bei denen die Treppenabsätze gleich
groß, dagegen die Treppenhöhen unterschiedlich sind. Hier könnte die einstellbare
Spannung z. B. zur Heraushebung von Im- 1 pulsen bestimmter Amplitude zu bestimmten
Zeiten dienen.
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Mit der neuen Schaltungsanordnung ist es z. B. möglich, eine gewünschte
Voreinstellung von Zählerdekaden ohne Rücksicht auf den erreichbaren Endzählwert
eines Zählwerks vorzunehmen. Zum Beispiel sind von den zehn durch die Zählröhre
bedingten Spannungstreppen an ihrem Ausgang nur so viel für die jeweilige Röhrendoppelstufe
von Bedeutung, wie vorher durch die gewählte in Stufen aufgeteilte Vorspannurig
festgelegt wurde. Die übertragenen Signale werden am besten durch eine besondere
Stufe auf die Spannungsdifferenz einer Spannungstreppe der Zählröhre begrenzt, damit
kein störendes Übersprechen von einer auf die andere Treppe erfolgt. Nach der letzten
festgesetzten Spannungstreppe wird am ersten System der Röhrendoppeistufe ein Spannungsimpuls
erzeugt und das Röhrensystem infolge der an der Kathode veränderten Spannungsverhältnisse
so lange gesperrt, bis ein Rückstellimpuls der Zählröhre über einen Rückstellmultivibrator
diese auf den Anfangszustand bringt, wobei die diodengekoppelte Röhrendoppelstufe
wieder zurückgeführt wird. Gleichzeitig wird der in der Dekade folgenden Zählröhre
der erste Zählimpuls zugeführt. Von dem Sperrimpuls bzw. Umspringen in die Sperrlage
der Röhrendoppelstufe bei Koinzidenz der beiden an den Gittern zugeführten Spannungen
können in einfacher Weise Spannungswerte für die Steuerung von Anzeigevorrichtungen
od. dgl. abgeleitet werden. Beispielsweise könnte ein Lampentableau in Betrieb gesetzt
werden, daß den Zählvorgang im Großbild wiedergibt. Es ist ferner möglich, während
der Spannungskoinzidenz an der Röhrendoppelstufe Schwingungen oder impulsartige
Spannungen für besondere Kommandos zu übertragen Die neue Schaltung ist aber auch
für jeden anderen Zweck, bei dem ein Amplituden- oder Zeitvergleich benötigt wird,
mit Vorteil zu verwenden, z. B. wenn ein Signal oder ein Kommando nur dann gegeben
werden soll, wenn zwei verschiedene vorherbestimmte Vorgänge zusammen auftreten.
Solche Aufgaben liegen z. B. im Fernsprechverkehr oder bei der überwachung von Betriebsvorgängen
vor.
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An Hand der Zeichnungen seien Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigt Fig.-1 einvereinfachtes Schaltbild für eine Zählerv orenstellung, Fig.2
ein Spannungsdiagramm und Fig. 3 ein weiteres Anwendungsbeispiel.
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Einer dekadischen Zählröhre 1 werden nach entsprechender Impulsformung
die zu zählenden Impulse bei 2 zugeleitet. Infolge des an sich bekannten Elektrodenaufbaues
der Zählröhre wird somit an der mit der anderen Ablenkelektrode 3 verbundenen Anode
4 ein treppenförmiger Spannungsverlauf erzielt, der an das Gitter 5 des ersten Systems
6 einer Röhrendoppelstufe gegeben wird. Das zweite System 7 dieser Röhrendoppelstufe
ist mit dem System 6 zwischen den Kathoden 8 und 9 über eine Diode, beispielsweise
eine Halbleiter- oder Vakuumdiode 10, gekoppelt. Am Gitter 11 liegt eine
vorzugsweise in Stufen einstellbare Vorspannung, die mittels einer Spannungsteilkette
12 aus in Serie geschalteten Widerständen gewonnen werden kann.
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Zur Zählröhre 1 gehört ferner noch ein Rückstellmultivibrator 13,
der von der Rückschlagelektrode 14 des Zählrohres 1 einen Impuls erhält, wenn die
letzte Ziffer einer Dekade verlassen wird, um die Zählröhrel über Leitung 15 wieder
auf ihre Anfangsstellung zu bringen. Gleichzeitig liefert dieser Rückstellmultivil)rator
über Leitung 16 den ersten Zählimpuls für die nachfolgende Dekadenstufe 17, die
genau gleich aufgebaut ist.
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Die Spannung an der Anode 4 nimmt entsprechend dem Diagramm nach Fig.
2 bei jedem zugeführten Zählimpuls um eine Stufe ab, beispielsweise von 240 auf
90 V in Stufen von 15 V, Wird jetzt am Spannungsteiler 12 eine Vorspannung für das
Gitter 11 des Systems 7 von beispielsweise 150 V eingestellt, so beginnt bei gleichem
Wert der Spannungen an den Gittern 5 und 11 ein Strom durch den Kathodenwiderstand
18 zu fließen, da das Potential an der Kathode 8 gleich dem an der Kathode 9 ist.
Dadurch macht das Anodenpotential des Systems 6 einen impulsartigen Spannungssprung,
der über Leitung 19 der nächsten Röhrendappelstufe der Zählröhre 17 zugeleitet ist.
Wegen der weiterlaufenden Erniedrigung der treppenförmigen Spannung am Gitter 5
wird jetzt das System 6 gesperrt, denn die Spannung am Gitter 5 ist nun negativ
gegenüber dem unverändert auf 150 V gehaltenen Kathodenpotential der Röhre
7 geworden. Die Röhrendoppelstufe befindet sich jetzt in der Sperrlage. Nur bei
Spannungsgleichheit an den Gittern 5 und 11 kann daher die Röhrendoppelstufe als
Verstärker betrieben werden, so daß sie gleichsam als Schalter wirkt.
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Die Widerstandskette 12 wird zweckmäßigerweise als Stufenpotentiometer
ausgebildet, so daß die den Ziffern 0 bis 9 entsprechenden Spannungen jeweils einstellbar
sind. Soll jetzt eine beliebige Zählung vorgewählt werden, nach deren Beendigung
ein bestimmter Vorgang einzuleiten ist, worauf die Zählung von neuem weiterzugehen
hätte, sind nur die Stufenpotentiometer 12, 12' bei den einzelnen Dekadenstufen
der Zählröhren einzustellen. Sowie die einzelnen eingestellten Werte erreicht sind,
entsteht an der entsprechenden Röhrendoppelstufe ein Impuls, der z. B. zur Anzeige
auf einem Lampentableau od. dgl. ausgenutzt werden kann. Bei der nächsten Spannungstreppe
wird die Röhrendoppelstufe gesperrt. Die Zählröhre zählt dabei jedoch weiter, bis
der letzte Zählimpuls kommt, auf den der Zählvorgang vorgewählt wurde. Der von diesem
abgeleitete Impuls der Röhrendoppelstufe kann einmal den gewünschten Vorgang auslösen,
z. B. das Abschneiden eines Teils aus einer Stoffbahn oder die Beendigung einer
Einfüllung von Tabletten, und zum anderen kann er die Zählvorrichtung in allen Dekaden
auf Null stellen, indem die an den Ausgang 20 der letzten Röhrendoppelstufe gelegte
Kippstufe 21 eine impulsartige Spannung über Leitung 22 an das Gitter 23 bzw. 23'
aller Zählröhren gibt.
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Die Zählung und der weitere Arbeitsvorgang könnten wieder von neuem
beginnen. Der gezählte Wert kann jedoch auch beibehalten werden, und die neue Zählung
an diesen Wert unmittelbar anschließen, sobald der neue Arbeitsvorgang beginnt.
Wenn demnach
bei einem vierstufigen Dekadenzählwerk die Vorwahl
der Zählung auf 3658 fesgelegt werden soll, sind in der ersten Dekade die Ziffer
8 an der Spannungsteilkette 12, in der zweiten Dekade die Ziffer 5 an der zugehörigen
Spannungsteilkette usw. einzustellen. Der achte Zählimpuls läßt die erste Röhrendoppelstufe
umspringen, während die Zurückschaltung der Zählröhre auf Null sie wieder in die
Anfangslage bringt. Eine Rückstellung der Zählröhre würde erst dann erfolgen, wenn
die vorgewählte Zahl voll durchgezählt worden ist, indem dann am Gitter 23 aller
Zählröhren ein von der Kippstufe 21 abgegebener Rückstellimpuls benutzt wird. Die
Kippstufe 21 wird jeweils an den Ausgang derjenigen Röhrendoppelstufe gelegt, die
der Zählröhre der höchsten vorbestimmten Dekade zugeordnet ist. Der Steuerimpuls
für die Kippstufe wird erst dann an der Kippstufe wirksam, wenn alle vorherliegenden
Röhrendoppelstufen sozusagen offen sind, denn nur dann findet der vorbestimmte erste
Einerzählimpuls einen Weg zur Kippstufe frei, um das Signal an der Kippstufe auszulösen.
In allen anderen Fällen ist mindestens eine Röhrendoppelstufe gesperrt, da eine
Spannungskoinzidenz noch nicht vorliegt.
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Statt einer Röhrendoppelstufe können auch mehrere - z. B. für jede
Ziffer eine - am Ausgang einer Zählröhre parallelliegend vorgesehen sein, um z.
B. vorher festlegbare Zwischenzählperioden besonders zu markieren. Während der Sperrung
des Systems 6 können am Gitter 11 des Systems 7 besondere Kommandoimpulse oder Schwingungen
zugeführt werden, die an der Anode des Systems 6 abnehmbar sind.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel der neuen Schaltungsanordnung sei
an Hand der Fig. 3 näher beschrieben. In diesem Fall werden die den einzelnen Zählröhren
zugeordneten Röhrendoppelstufen bei Spannungskoinzidenz als Verstärkereinheiten
ausgebildet, die in Abhängigkeit von den gezählten Impulsen in einem Leitungszug
hintereinandergeschaltet werden.
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Beispielsweise wird die Röhrendoppelstufe 20 nach Fig. 3 auf eine
bestimmte Zahl beim Stufenpotentiometer 21, die Röhrendoppelstufe 22 und die Röhrendoppelstufe
24 bei dem Potentiometern 23 und 25 entsprechend eingestellt. Nur wenn den zugehörigen
ZählrÖhren26, 27 und 28 mit ihren Rückstellmultivibratoren 26', 27', 28' jeweils
die gleiche Anzahl Zählimpulse beispielsweise mittels eines Impulsgebers 29 zugeführt
wird, kommt die Verbindung von A nach B über die nun als Verstärker laufenden Röhrensysteme
der Röhrendoppelstufen zustande. Jede andere Zahlenkombination gestattet keine Dauerverbindung,
da die Röhrendoppelstufe zwar umkippen würde, aber beim folgenden Impuls der Zählröhre
sofort wieder gesperrt wäre. Erst wenn hinter dem auf die jeweilige Zählröhre zu
gebenden Zählimpuls kein weiterer erfolgt, bleibt die Röhrendoppelstufe in ihrer
Arbeitslage, entsprechend auch die von den anderen Zählröhren gesteuerten Röhrendoppelstufen,
und nur dann ist die Verbindung von A nach B möglich. Sollte die Röhrendoppelstufe
20 z. B. auf die Ziffer 3 eingestellt worden sein und die Ziffer 5 oder 6 würde
durch den Impulsgeber 29 gewählt, würde bei Erreichen der Ziffer 3 die Röhrendoppelstufe
20 zwar geöffnet werden, jedoch sofort wieder gesperrt sein und ihr System kein
Verbindungsglied in der Leitungsführung von A nach B
darstellen, da
die Spannungskoinzidenz nicht erhalten bliebe. Eine bleibende Spannungskoinzidenz
ist nur dann vorhanden; wenn hinter dem gewählten Zählimpuls kein weiterer mehr
folgt, so daß die voreingestellte Spannungsstufe mit der durch den Zählimpuls bedingten
gleich ist und gleich bleibt. Wenn mehrstellige Zahlen berücksichtigt werden sollen,
ist für jede Zähl eine entsprechende Doppelröhrenstufe vorzusehen, wie durch 20',
22' und 24' in Fig. 3 angedeutet.