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Trägheitsloses elektrisches Zählwerk Registrierzähler mit mehreren
bezifferten Anzeigerädern, deren Stellung in jedem Augenblick den Zählerstand angibt,
sind in Form der sogenannten Rollenzählwerke sowohl mit mechanischer als auch mit
elektromechanischer Weiterschaltung bekannt, Diese Anordnungen besitzen jedoch den
Nachteil, daß infolge der Massenträgheit der Antriebsglieder und der Elektromagnete
die Zählgeschwindigkeit nicht über eine gewisse Grenze gesteigert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, ein trägheitsloses elektrisches
Zählwerk zu schaffen, dadurch, daß für jede zu zählende Zehnerpotenz ein Kathodenstrahlrohr
vorgesehen ist, das ein aus Ablenkelektroden und gezahnten Steuerelektroden aufgebautes
elektrisches Hemmwerk ienthält, welches durch die an die Ablenkelektroden angelegten
Zählspannungsstöße schrittweise ausgelöst wird und ein sprunghaftes Vorwärtsschreiten
des Kathodenstrahles, dessen Leuchtfleck die jeweilige Stellung des Zählwerks angibt,
auf einer dem Umriß der Steuerelektroden entsprechenden Bahn herbeiführt.
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Die Abb. i bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung. Die Abb. i stellt einen Schnitt des Kathodenstrahlrohres dar. An der
Vorderwand des Rohres ist der Leuchtschirm 2o angebracht, der vom. Kathodenstrahl
18 getroffen wird. Dieser Strahl geht von der Kathode i i aus, passiert den Konzentrationszylinder
12 und die Anodenblende 13 und gelangt dann in das Ablenkfeld, das aus dem Plattenpaar
14, 15 für die Lötablenkung und dem Plattenpaar 16, 17 für die Querablenkung besteht.
Bevor der Strahl den Leuchtschirm trifft, muß er die Steuerelektroden 2i, 22 passieren,
deren besondere Form in Abb.2 vergrößert dargestellt ist. Die Steuerelektroden 2
i, 22 bestehen aus zwei sprossenartig ausgestanzten
Metallblechen,
die um einen halben Sprossenabstand gegeneinander versetzt im Innern des Rohres
fest angeordnet sind; in geringem Abstande vor der Elektrode 22 befindet sich eine
dritte Steuerelektrode 23 mit einem kurzen waagerechten und einem langen lotrechten
Schenkel. Die einzelnen Elektroden können in geeigneter Weise durch Glimmerscheiben
getrennt werden, um den störenden Übergang von Sekundärelektronen zu verhindern.
Zwischen den Sprossen der Elektrode 22 sind außen auf dem Rohr die Ziffern o bis
9 aufgetragen. -wie dies in Abb. 2 - durch die eingerahmten Ziffern angedeutet ist.
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Die Bündelung des Kathodenstrahles ist nur so weit getrieben, daß
der Leuchtfleck die Form einer kleinen Kreisscheibe von beispielsweise 3 mm Durchmesser
annimmt, die in Abb.2 mit 26 bezeichnet ist. Solange das Querablenkfeld unwirksam
bleibt, bewegt sich der Leuchtfleck auf der Mittelachse nt-nt.
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Diejenigen Elektronen, welche nicht von den Elektroden 21 bis 23 aufgenommen
werden, gelangen zu dem durchsichtigen Metallspiegel i g, der auf der Rückseite
des Leuchtschirms im Innern des Rohres aufgebracht ist, und werden dort abgeleitet.
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Der Leuchtkreis 26 wird selbsttätig so geführt, daß nur ein kleiner
Teil desselben auf die Steuerelektroden 21, 22 fällt, während der größere Anteil
des Kathodenstrahlbündels c@urch die Lücken zwischen den Sprossen hindurch auf den
Leuchtschirm trifft, wo der Leuchtfleck durch seine Lage neben ;der jeweiligen Ziffer
den Stand des Zählwerks unmittelbar angibt. Diese selbsttätige Führung des Strahles
erfolgt mittels der Ablenkplatten, die ein dem jeweiligen Spannungsabfall entsprechendes
Potential aufweisen, das der Anodenstrom an in den Stromkreis der Steuerelektroden
eingeschalteten hohen Widerständen hervorbringt. Die Schaltimg geht im einzelnen
aus der Abb. 3 hervor.
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Die Abb.3 zeigt die Zusammenschaltung der ersten drei Zählrohre eines
mehrstelligen Zählwerks, wobei die einzelnen Aufbauelemente jedes Zählrohres nur
schematisch dargestellt sind und das Rohr R1 die Einer, das Rohr R2 die Zehner,
das Rohr R;; die Hunderter usw. zählt.
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Der zu zählende Vorgang wird in bekannter Weise in elektrische Spannungsschwankungen
umgewandelt und - diese Spannungen den Eingangsklemmen E des Zählwerks zugeführt.
Diese Klemmen E sind über eine negative Vorspannung mit Gitter und Kathode der Spannungsvorverstärkerröhre
Ro verbunden, so daß nur bei positiver Klemmenspannung ein Strom durch R) fließt.
Die Anode der Röhre Ro ist über den hohen Widerstand IV., mit der :Xliodenspaniiulig
verbunden, die, wie üblich, geerdet ist und als Bezugspunkt für die negativ zu rechnenden
übrigen Spannungen dient. Die Kathoden der Zählrohre R1, R2, R3 usw. stehen auf
dem Potential - X die Konzentrationszylinder auf - C, während die Anodenlochblenden
41, 46 und 51 über den Schalter RT geerdet sind. Die beiden Steuerelektroden, die
in Abb. 2 mit 21 und 22 bezeichnet sind, werden in jedem einzelnen Zählrohr miteinander
verbunden und über die hohen Widerstände W1, W5, W8 usw. geerdet. Die in Abb.2 mit
23 bezeichnete Elektrode ist in Abb.3 durch 34 bezeichnet und über den hohen Widerstand
W2 geerdet. Entsprechendes gilt für die Elektroden 35 und 36 in den Zählrohren R2
und R8. Die mit 3o, 31 und 32 bezeichneten Elektroden stellen die Metallbeläge auf
der Rückseite der Leuchtschirme dar und sind über die hohen Widerstände IV, W7 und
Wlo mit der Spannung -- P verbunden. Zur besseren Erläuterung der Spannungsverhältnisse
seien als Beispiel folgende Zahlenwerte angenommen: - P = -- 200 Volt, -- K = --
1000 Volt, - C == 12oo Volt. Beim Einschalten des Rohres R1 stellen sich daher folgende
Verhältnisse ein: Der Kathodenstrahl geht zunächst geradlinig unter der Elektrode
22 vorbei und fällt auf das Ableitblech 30; da jedoch die obere Ablenkplatte 39
l1111 20o Volt positiver als die untere Platte 4o ist. wird der Strahl nach oben
abgelenkt. Diese Wirkung verstärkt sich noch durch den Spannungsabfall, den der
über 30 fließende Strom am Widerstande W,1 und damit an der -Platte 4o hervorruft.'
Der Strahl bewegt sich also auf der Mittelachse m-nt (Abb.2; nach oben so lange,
bis ein genügend großer Stromanteil über die Elektrode 22 und somit über den Widerstand
W1 fließt; die Spannung an der Platte 39 fällt daher, während gleichzeitig die Spannung
an der Platte 40 steigt, bis die Aufwärtsbewegung des Strahles zum Stillstand kommt.
Diese Lage des Strahles ist die o-Stellung des Zählrohres, die nach außen hin durch
den neben der Ziffer o stillstehenden Leuchtfleck kenntlich gemacht wird. Genau
so stellt sich die o-Lage des Strahles in den Zählrohren R2 und R;, ein.
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Wird nun durch einen positiven Zählstoß, wie oben erläutert, die Röhre
Ro stromführend, so fällt die. Spannung an der Platte 37, während die Platte 38
auf Anodenpotential bleibt. Der Strahl wird somit nach links, von der Kathode aus
gesehen, abgelenkt und verläßt dabei die Elektrode 22; hierdurch erhöht sich wieder
die Spannung der Platte 39 gegenüber der Platte 4o, so daß der Strahl so lange nach
oben wandert, bis er auf der Achse n-n (Abb. 2) die Unterkante der Elektrode 21
zum
Teil bedeckt. Diese Bedeckung nämlich :erniedrigt mittels des
Spannungsabfalls an Wi das Potential von 39 gegen 40 so lange, bis der Strahl stillsteht.
Verschwindet dann dic positive - Zählspannung -an den Klemmen £, so erhalten-.die
-Platten 37 und 38 wieder die gleiche- Spannung, wodurch der- Strahl nach rechts
wandert. Diese Bewegung findet längs der Unterkante der Sprosse 24 des Bleches 21
in der Waagerechten statt, bis der= Strahl. die Sprosse verläßt_. In diesem Augenblick
vermindert.sich der Spannungsabfall an Wi, die Spannung .an Platte 39 steigt, und
der Strahl wandert infolgedessen auf der- Achse m-m nach oben,. bis er die zweite
Sprosse des Bleches 22 (Abt. 2). berührt und dort durch den Spannungsabfall an.
W1, wie bereits @erläutert, stehentleibt. Der Leuchtfleck erscheint jetzt neben
der Ziffer 1, :entsprechend einem gezählten Zählstoß.
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Diese zickzackförmige Bewegung des Strahles wiederholt sich nun bei
jedem weiteren Zählstoß, bis nach neun Zählstößen der Leuchtfleck neben der Ziffer
9 :erscheint. Bei dem nächsten -Zählstoß muß nun eine selbsttätige Zehnerfortschaltung
-eintreten.
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Die Zehnerfortschaltung erfolgt durch Auftreffen des Strahles auf
seine besondere Elektrode 23, die den Strahl in die o-Lage zurückführt und gleichzeitig
durch Verlagerung des Ablenkpotentials des folgenden Rohres dieses Rohr um eine
Einheit weiter schaltet. Im einzelnen_ geschieht dies folgendermaßen: Der zehnte
Zählstoß lenkt .den Strahl nach links auf die Achse n-a ab, wo,er an der Unterkante
der obersten. Sprosse des Bleches 21 infolge des -Spannungsabfalls an WL stehentleibt.
Nach Beendigung des zehnten Zählstoßes wandert der - Strahl wieder nach rechts und
nach oben, wodurch er zunächst auf die waagerechte Sprosse 27 des Bleches 23 gelangt.
Der hierdurch bewirkte Spannungsabfall an W2 setzt das -Potential-der Platte 38
gegenüber 37 herab; so.- daß der Strahl 'auf der Achse p-p so lange nach rechts
verschoben wird, bis er teilweise über die rechte Außenkante der Elektrode 23 heraustritt..
Hierdurch vermindert sich der über W2 fließende Strom so lange,. bis der Spannungsanstieg
an W2 die Rechtsverschiebung zum Stillstand bringt. Da zu dieser Rechtsauslenkung
bereits kleine Spannungssenkungen von Platte 38 gegenüber 37 genügen, bildet sich
hier ein Glechgewichtszustand ,aus, bei dem nur ein kleiner-Teil des Strahlquerschnitts
.auf der Elektrode 23 bleibt, während der Hauptanteil des Elektronenstromes auf
die dahinterliegende Elektrode 22 fällt; es fließt daher über W1 ein so starker
Strom, daß die hierdurch hervorgerufene Spannungssenkung an Platte 39 genügt, um
den Strahl senkrecht nach unten -in -die tiefste Stellung zurückzudrücken. Während
dieser Abwärtsbewegung kann sich der Strahl nicht nach links verschieben, weil der
geringe, über Elektrode 23 fließende Stromanteil die Ablenkung nach rechts aufrechterhält,
bis der Strahl die rechte untere Ecke des langen Schenkels der Elektrode 23 überschreitet.
`In - diesem Augenblick beginnt sich der Strahl nach der Mitte zurückzubewegen,
wobei jedoch die nach unten wirkende Komponente des Ablenkfeldes 39, 40 so lange
wirksam bleibt, bis der über Elektrode 22 fließende Stromanteil sich auf den der
Ruhelage (Abt. 2) entsprechenden Betrag vermindert hat. Damit hat aber der Strahl.
einen vollständigen Kreislauf vollendet und befindet sich wieder in Stellung o.
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Gleichzeitig mit der Rückführung des Strahles des Rohres R1 ist aber
.auch die Zehnerfortschaltung des Rohres R2 folgendermaßen vor 'sich gegangen: Sobald
der Strahl des Rohres R, die Elektrode 34 (Abt. 3) trifft, sinkt die Spannung der
Platte 42 gegen Platte 43 in Rohr R2, so daß der Strahl des Rohres R2 nach links
geht. Dieser Strahl rückt infolgedessen um einen halben Schritt nach oben, genau
so wie dies für das Rohr R, bereits geschildert wurde. Sobald dann die Rückführung
des Strahles in R, in die o-Stellung vollendet ist, erhalten die Platten 42 und
43 wieder dasselbe Potential. Dadurch -kehrt der Strahl des Rohres R2 auf die Mittelachse
zurück und geht dabei in die Zählstellung i, wie dies bereits für Rohr Rl im einzelnen
erläutert wurde. Diese Fortschaltung wiederholt sich jedesmal, wenn R, zehn Zähleinheiten
gezählt hat.
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Nachdem 99 Zähleinheiten gezählt worden sind, findet eine doppelte
Zehnerübertragung in der Weise statt, daß zunächst bei der Rückführung des Strahles
von Rohr R1 der Strahl von Rohr R2 einen halben Schritt aufwärts macht; erst wenn
der Strahl R, seine Ruhelage wieder erreicht hat, beginnt die Rückführung des Strahles
R2. Während dieser letzteren macht -der Strahl R3 einen halben Schritt aufwärts
und rückt erst nach Stellung 1 auf,, wenn die Rückführung von R2 beendet ist. Durch
diese Anordnung ist verhindert, daß über die parallel geschalteten Platten 38 bis
42 bzw. 43 bis '47 störende Beeinflussungen der Ablenkpotentiale der verschiedenen
Zählrohre untereinander eintreten.
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In ganz entsprechender Weise findet die Fortschalturg des Rohres R3
um jeweils einen Zählschritt immer dann statt, wenn Rohr R, ein weiteres Hundert
von Zählstößen empfangen hat; in derselben Weise werden auch weitere Zählrohre R4,
R5 usw. zur Zählung der Tausender, Hunderttausender usw. angefügt, so daß die -
Erweiterungsfähigkeit der
vorliegenden Anordnung zur Zählung beliebig
großer Mengen von Zählstößen praktisch unbegrenzt ist.
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Die Rückstellung des Zählwerks auf o wird durch die Rückstelltaste
RT bewirkt; diese trennt nämlich die Anodenspannung von den Lochblenden q. i; 46,
51 usw. ab, so daß in sämtlichen Zählrohren die Strahlen erlöschen. Wird dann die
Taste 12T wieder geschlossen, so beginnen alle Strahlen wieder ihren Kreislauf von
der o-Stellung aus, wie dies eingangs bereits erläutert wurde.