DE1100689B

DE1100689B - Elektronischer Koordinatenschalter

Info

Publication number: DE1100689B
Application number: DEK38997A
Authority: DE
Inventors: Josef Moerwald
Original assignee: Kienzle Apparate GmbH
Current assignee: Digital Kienzle Computersysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1959-10-23
Filing date: 1959-10-23
Publication date: 1961-03-02
Also published as: GB932062A; CH402057A; US3140403A

Description

DEUTSCHES

Koordinatenschalter sind seit langem bekannt und werden in verschiedenen Zweigen der Technik angewendet. Derartige bekannte Koordinatenschalter besitzen Kontaktsätze, die in senkrecht zueinander stehenden Spalten und Zeilen angeordnet sind. Mittel, diese Kontakte zeilen- und spaltenweise zu beeinflussen, z. ß. Steuerstangen, erstrecken sich längs der Zeilen und Spalten, und es werden jeweils nur die Kontaktsätze betätigt, die sich an einer Kreuzung von Zeile und Spalte befinden. Weitere Mittel sorgen dafür, daß betätigte Kontakte, solange dies notwendig ist, im geschlossenen Zustand gehalten werden.

Im Fernmeldevermittlungssystem werden derartige Schalter verwendet, insbesondere aber auch zu dem Zweck, Werte aus einem mechanischen Rechenwerk an elektronische Einrichtungen zu übergeben, hat man solche Koordinatenschalter bereits benutzt. Die Kontakte dieser Schalter weisen aber leider eine Vielzahl von Nachteilen auf, wie z. B. schlechte oder unzuverlässige Kontaktgabe durch Abnutzung, Korrosion oder Verschmutzung. Außerdem ist das Erlahmen der Kontaktfedern nach einer entsprechenden Anzahl von Betätigungen ein unangenehmer Nachteil. Besonders bei Rechenmaschinen, weniger wohl bei der Fernsprechvermittlung, können solche Unzuverlässigkeiten nicht in Kauf genommen werden, da eine nicht vollständige Wertübergabe zu Falschrechnungen führen würde. Man hat bereits versucht, durch Verwendung von Reed-Kontakten an den Kreuzungspunkten Abhilfe zu schaffen, der benötigte Aufwand ist aber beachtlich.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg auf, einen elektronischen Koordinatenschalter zu schaffen, der bei k'einstmöglicher Bauweise praktisch ohne Fehler und Alterungserscheinungen die Aufgabe, stets einwandfreie Übertragung zu gewähren, sicher löst. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß η Spalten mit je m Magnetkernen vorgesehen werden und η mechanisch einstellbare Mittel von außen auf je in— 1 Kerne magnetisch so einwirken, daß sich diese im Zustand einer magnetischen Sättigung befinden.

Als Magnetkerne werden erfindungsgemäß Ringkerne aus magnetisch weichem Material, also solche mit nicht rechteckiger Hystereseschleife verwendet. Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Unteransprächen zu ersehen. Damit ist ein Koordinatenschalter geschaffen worden, der keine Kontakte mehr aufweist, keiner Abnutzung unterliegt und bei einfachstem Aufbau eine unbegrenzte Lebensdauer hat. Es können mit einem derartigen Schalter rein mechanische Verstellungen rein elektronisch zu Übertragungs- und Speicherzwecken ausgenutzt werden.

Eine besondere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich noch als Dekadenzuordner zwischen zwei vor-Elektronischer Koordinatenschalter

Anmelder:

Kienzle Apparate G.m.b.H.,
Villingen (Schwarzw.)

Josef Mörwald, Dachau,
ist als Erfinder genannt worden.

zugsweise elektronischen Rechen- oder Speicherwerken.

Die Gestaltung des Koordinatenspeichers nach der Erfindung ist keinesfalls auf die dargestellte und nachstehend erläuterte flächige Bauform beschränkt. Es kann unter Umständen sogar vorteilhaft sein, ihn ähnlich dem bekannten Heb-Dreh-Wähler aus der Fernsprechtechnik in runder oder sogar in Mehrfachanordnung in Walzenform auszuführen, ohne den Gedanken der Erfindung dabei zu verlassen.

An Hand der Figuren sollen ein möglicher Aufbau und die Arbeitsweise eines Koordinatenschalters nach der Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt schematisch eine mögliche Bauweise des Koordinatenschalters mit drei Dekaden in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 ein Verdrahtungsschema der Kerne eines Koordinatenschalters mit elf Dekaden,

Fig. 3 eine Hystereseschleife,

Fig. 4 schematisch die Beeinflussung eines Ringkernes durch ein äußeres magnetisches Feld,

Fig. 5 schematisch den Aufbau eines Koordinatenschalters als Dekadenzuordner.

Die Hauptbestandteile des Koordinatenschalters gemäß Fig. 1 sind dreißig Ringkerne 10. Je zehn zu einer Dekade gehörenden Kernen ist ein Schieber 11 bis 13 zugeordnet. Diese Schieber 11 bis 13 sind aus permanentmagnetischem Material und beeinflussen die Kerne 10, die sich zwischen ihren Polschuhen befinden, so, wie es Fig. 4 zeigt. Hier muß eingefügt werden, daß die Schieber 11 bis 13 mit gleichem Erfolg auch als elektromagnetische Bauteile ausgeführt werden können. Jeder Schieber 11 bis 13 besitzt eine Aussparung, die je nach Stellung des Schiebers jeweils einen der zehn Kerne 10 einer Dekade frei läßt, so daß er sich nicht im Feld des Magneten befindet.

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3 ... 4

Die Schieber 11 bis 13 werden vorzugsweise von' einer Stelle des Eisenweges im Kern die Feldrichtung

allgemein bekannten und daher hier nicht dargestell- der Primärwicklung die gleiche ist wie die des äuße-

ten mechanischen Einstellgliedern einer Rechen- oder ren Feldes. An dieser Stelle wird erreicht, daß die

Buchungsmaschine, z. B. beim Einstellen des Druck- Permeabilität des Kerns in Richtung nach μ=\

werks auf entsprechende Ziffern, mitverstellt. In dem 5 rutscht, d. h., es tritt quasi ein Luftspalt an dieser

in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist in der niedrigsten Stelle im Kern auf. Es ist zweckmäßig, Kerne 10 zu

Dekade vom Schieber 11 der Kern 10,0, vom Schieber verwenden, die eine möglichst kleine Koerzitivkraft

12 der Kern 10,2 und vom Schieber 13 der Kern 10,1 aufweisen, um mit einem möglichst kleinen äußeren

nicht beeinflußt. Es sind dies also die Kerne, die den Magnetfeld den gewünschten Effekt herbeizuführen,

an die Dekaden A₁ B und C zu übergebenden Wert io B_r wird dadurch auch möglichst klein, so daß ein

darstellen. möglichst großes B_mtz erhalten wird, das einer großen

Die Kerne 10 sind Ringkerne aus magnetisch Flußänderung im Kern und damit einem entsprechend weichem Material, deren Eigenschaften im Zusammen- großen Ausgangssignal gleichkommt,
hang mit Fig. 3 vorerst erläutert werden sollen. Ein Weiterhin ist es wünschenswert, daß die Kerne derartiger weicher Magnetkern, d. h. ein Kern aus 15 oberhalb B_m einen möglichst geraden Ast aufweisen, einem Material mit nicht rechteckiger Hysterese- so daß eine möglichst geringe Flußänderung bei schleife, fällt, nachdem er einmal positiv bis zum Magnetisierung über B_m hinaus auftritt. Es ist außer-Punkt B_m magnetisiert worden ist, nach Fortnahme dem besonders vorteilhaft, Ringkerne zu verwenden, des magnetisierenden Feldes in seinen Remanenz- weil diese eine große Permeabilität aufweisen und der zustand +B_r zurück. Die Änderung des magnetischen 20 Permeabilitätsunterschied zwischen unbeeinflußten Flusses von +B_n also der Ruhelage des Kerns, bis und beeinflußten Kernen besonders groß ist.
+ B_1n kann man ausnutzen, um transformatorisch in Durch Verschiebung der Glieder 11,12 und 13 ist einer Ausgangswicklung W_A (Fig. 2) des Kerns ein in jeder Dekade A₁ B und C je ein Ringkern von der markantes Signal zu erzeugen. Wie aus der Fig. 3 er- magnetischen Beeinflussung ausgenommen und durch sichtlich, wird durch einen Impuls über eine ent- 25 einen Ziffernwert-Schrittschalter 20 (Fig. 2) wird nun sprechende Eingangswicklung W_E (Fig. 2) des Kernes nacheinander in die Ziffernleitungen 0 bis 9 je ein Abder Kern mit der Feldstärke H_Ab!rage zum Punkt -\-B_m frageimpuls gegeben. Der Abfrageimpuls auf Leigebracht und erzeugt dabei auf der Ausgangswicklung tung 0 ergibt in der Spaltenleitung zur Dekade A ein W_A das gewünschte Signal. Wenn man jetzt von Ausgangssignal, in den beiden übrigen Leitungen zu außen her auf einen derartigen Kern ein magnetisches 30 den Dekaden B und C jedoch kein Signal. Der AbFeld, z. B. von einem Permanentmagneten, einwirken frageimpuls in der Leitung 1 ergibt in der Spaltenläßt, so bringt dieses den Kern in eine Sättigungslage leitung zur Dekade C allein ein Ausgangssignal, der B₂, die bei entsprechender Größe der äußeren Feld- Abfrageimpuls in der Leitung 2 ein Signal über die stärke über dem Punkt B_m liegt. Gibt man auf einen Spaltenleitung zur Dekade B.

sich bereits in der Ausgangslage B₂ befindlichen 35 Der eingespeicherte Wert »120« ist somit in die Kern eine Abfrage-Feldstärke über Wicklung W_E von drei Dekaden A₁ B₁ C übergeben worden,
der Größe H_H, so verschiebt sich der Magnetisierungs- Der Koordinatenschalter ist aber nicht allein als punkt B₂ nach Β_Ά. Die Verbringung des Kerns von Übertragungsglied, wie im vorerwähnten Fall, zu beder Lage B₂ zur Lage B₃ ergibt aber nur mehr eine nutzen, sondern kann mit gleich großem Vorteil als \-erhältnismäßig kleine Änderung des Flusses und so- 4° Wertspeicher wirken. Zu diesem Zweck würden die mit kein oder nur ein vernachlässigendes Signal in Schieber 11 bis 13 von der Maschine in eine beder Ausgangswicklung. Bei dem Koordinatenschalter stimmte Wertstellung verbracht werden und so lange wird, wie die Fig. 2 zeigt, eine Primärwicklung W_E in dieser Stellung bleiben, bis sie von besonderen und eine Sekundärwicklung W_A auf jedem Kern 10 Rückführgliedern, die nicht Gegenstand der Erfinangeordnet. Die Ausgangsspannung in der Ausgangs- 45 dung sind, wahlweise in die Nullstellung zurückverwicklung W_A ist proportional der Flußänderung von bracht werden. Derartige Rückführglieder können H-B₁. nach +B_m. Wenn man jetzt, wie vorher ange- Federn sein oder eine Sammelschiene. Dies kann von deutet, eine äußere Feldstärke an einen Kern 10 an- besonderem Vorteil sein, wenn ein Rechenfaktor über legt, so befindet sich dieser Kern in Ruhe bereits am mehrere Rechenoperationen erhalten werden soll.
Punkt B₂. Die äußere Feldstärke ist in Fig. 3 mit 5° Eine weitere Verwendungsmöglichkeit eines Koor- Hpermanent dargestellt. Durch Eingabe eines Abfrage- dinatenschalters gemäß der Erfindung zeigt Fig. 5.
impulses in diesen Kern addiert sich zur von außen Hier wird der Schalter als Dekadenzuordner beangelegten Vormagnetisierung H_permment noch die nutzt, indem er als Beispiel ein dreidekadiges Eindurch den Abfrageimpuls hinzukommende Feldstärke gabewerk I mit einem achtdekadigen Resultatwerk II HAbfrage· ^so daß dieser Kern mit einem Gesamtfeld 55 in wählbarer Zuordnung der Dekaden verbindet. Da von H_P+H_A beaufschlagt wird. Die dabei auftretende es sich um weiche Magnetkerne 10 handelt, lassen sie Flußänderung ist in der Fig. 3 mit B_sWr aufgezeigt. mehr als eine Abfragung zu. Es können also über Das Verhältnis von einen aktivierten Kreuzungspunkt auch Impulszüge (Λ-β \ — (-Lß\. (β \ — (ß \ ohne Abänderung der Einrichtung übertragen wer- ^{m r} ' ^s 60 den. Dies wird gemäß Fig. 5 so ausgenutzt, daß aus ist das Nutz-Stör-Verhältnis eines durch ein äußeres dem Eingabewerk I in die Spalte der Dekade A fünf Feld beeinflußten Kernes. Impulse, in die Spalte der Dekade B zwei Impulse und

Wie Fig. 1 zeigt, ist von je zehn Kernen einer in die Spalte der Dekade C ein Impuls gegeben wer-Dekade jeweils nur ein Kern nicht von dem äußeren den, die bei der dargestellten Stellung des Schiebers Magnetfeld beeinflußt. Bei einer Abfragung mittels 65 50 in die Dekaden B₁ C₁ D des Resultatwerks II eineines Impulses gibt stets nur dieser eine Kern ein Aus- gegeben werden. Sofern ein derartiger Koordinatengangssignal über die Spaltenleitung zur entsprechen- schalter lediglich für Zwecke der Dekadenzuordnung den Dekade A, B oder C ab. gebraucht werden soll, ist es vorteilhaft, statt der

Das äußere magnetische Feld wird, wie Fig. 1 und 4 Mehrzahl von Schiebern hier einen gemeinsamen

zeigen, so durch den Kern 10 geschickt, daß an irgend- 70 Schieber 50 anzuordnen, der die Ausschnitte so trägt,

daß jeweils Kerne an einer Diagonale aktiviert, d. h. zur Wertübertragung bereitgemacht werden. Durch entsprechende Lageveränderung des Schiebers 50 werden die Dekaden A bis C des Eingabewerks I wahlweise mit drei der Dekaden A bis H des Resultatwerks II zu Wertübertragungen verbunden. Wertübertragungen von Werk I zum Werk II werden hier parallel, also in allen Dekaden zugleich, durchgeführt.

Es kann wünschenswert sein, z. B. zu Speicherzwecken eine Mehrzahl solcher Koordinatenschalter anzuordnen. Diese Möglichkeit kann angewendet werden, um in jedem einzelnen Koordinatenschalter einen voreinstellbaren Faktor für fortgesetzte Multiplikation zu speichern. Zur Vereinfachung des Aufbaues werden dabei sämtliche Leitungen 0 bis 9 der gleichen Ziffer miteinander verbunden, desgleichen sämtliche zu einer Dekade des Rechenwerks führende Spalten-Leitungen. Jeder einzelne Koordinatenschalter ist dabei mit einem Schaltkontakt 5" versehen. Der anzurufende Koordinatenschalter wird dann durch Schließen seines Kontaktes 5" zur Übertragung bereitgemacht. Die in Fig. 1 eingezeichneten Dioden in den Ziffern- und Dekadenleitungen dienen zur Entkopplung, so daß z. B. der beim Zurückfallen eines Kernes 10 von + B_m nach +B_r auftretende Impuls nicht zur Wirkung kommt.

Koordinatenschalter gemäß der Erfindung können nicht nur für Speicher- und Wertübertragungsvorgänge, sondern mit besonderem Vorteil auch zu Steuerungszwecken oder in Fernsprechvermittlungen verwendet werden, ohne daß der Erfindungsgedanke damit verlassen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Koordinatenschalter, gekennzeichnet durch die Anordnung von η Spalten mit je m Magnetkernen und κ mechanisch einstellbaren Mitteln, die von außen auf m—l Kerne magnetisch so einwirken, daß sich diese im Zustand einer magnetischen Sättigung befinden.

2. Koordinatenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ringkerne aus weichem Magnetmaterial, also solchem mit nicht rechteckiger Hystereseschleife, vorgesehen sind.

3. Koordinatenschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dezimaler Wertdarstellung je Dekade zehn Magnetkerne vorgesehen sind und die einstellbaren Mittel magnetisch auf neun dieser Kerne so einwirken, daß lediglich der eine nicht beeinflußte Kern über entsprechende Wicklungen auf eine Abfragung mit einem Ausgangsimpuls reagiert.

4. Koordinatenschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne und die sie beeinflußenden magnetischen Mittel jeder Dekade zur Wertdarstellung in ihrer Lage zueinander relativ veränderbar sind.

5. Koordinatenschalter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je Dekade ein Schieber aus dauermagnetischem Material so über den zugehörigen Kernen vorgesehen ist, daß in jeder möglichen Stellung des Schiebers neun der zehn Kerne magnetisch beeinflußt werden.

6. Koordinatenschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber als Elektromagnete ausgebildet sind.

7. Koordinatenschalter nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber von mechanischen Einstellgliedern des Rechen-, Druck- oder Anzeigewerks einer Rechenmaschine mitverstellt werden.

8. Koordinatenschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber von den Einstellgliedern nur bei einem Werteinstellvorgang mitgenommen werden und zusätzliche Rückführmittel (Federn, Sammelschiene usw.) wahlweise die Schieber in die Nullstellung zurückholen.

9. Koordinatenschalter nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne jeder Dekade untereinander in einem Abstand vorgesehen sind, der der Verstellbewegung des zugehörigen mechanischen Einstellgliedes zum Übergang von einer Wertstellung zur nächstfolgenden entspricht.

10. Koordinatenschalter nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kern des Speichers zwei Wicklungen trägt, deren eine als Abfragewicklung und die andere als Ausgangswicklung wirkt.

11. Koordinatenschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Wicklungen für eine Funktion in einer Richtung (horizontal), sämtliche Wicklungen für die andere Funktion orthogonal dazu (vertikal) verdrahtet sind.

12. Koordinatenschalter nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihm zwischen zwei elektronischen Speicherwerken wählbare Dekadenzuordnungen herbeigeführt werden können, indem die Schieber in fester Relation zueinander so verstellt werden, daß die aktiven Kerne jeweils in einer Diagonale liegen und das eine elektronische Werk mit den Wicklungen für eine Funktion, das andere Werk mit den Wicklungen für die andere Funktion verbunden wird.

13. Koordinatenschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne so angeordnet sind, daß die Ringkernachse senkrecht zu den Kraftlinien des von außen einwirkenden Magnetfeldes liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen