DE814920C

DE814920C - Schaltung mit einer Kombination von wenigstens zwei Elektronenrelais

Info

Publication number: DE814920C
Application number: DEP26490A
Authority: DE
Inventors: Zeger Van Gelder; Willem Six
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1947-04-21
Filing date: 1948-12-24
Publication date: 1951-09-27
Also published as: FR964949A; NL82249C; GB660794A; CH265045A; US2662177A; BE481988A

Description

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

1556 9.

Claims

solchen Entladungsröhre ist in Fig. 6 schaubildlich dargestellt.

Die von der Kathode 28 stammenden Elektronen durchsetzen zunächst die zur Bildung des Bündels erforderlichen Elektroden und gelangen dann in die Ablenkplatten 29; diese Ablenkelektroden sind etwas kegelförmig ausgebogen. Unter dem Einfluß einer diesen Platten zugeführten Ablenkspannung füllt das Bündel 30 durch das Gitter 31 auf die Hilfskathode 32 der rechten Schaltbahn, deren Anode mit 33 bezeichnet ist. Das Gitter 31 erfüllt hier eine Funktion entsprechend derjenigen des Gitters 14 nach Fig. 4. Sowohl das Bündel als auch die abgebildeten Elektroden erstrecken sich senkrecht zur Zeichnungsebene über eine gewisse Länge. Das Bündel weist also einen flachen Querschnitt auf,-dessen kleinste Abmessung in Richtung der mit dem Pfeil 36 bezeichneten Ablenkrichtung liegt. Die Hilfskathode 32 hat in dieser Richtung eine gegenüber

ao der kleinsten Bündelabmessung große Ausdehnung, so daß bei einer Änderung der Ablenkspannung, die z. B. bei Verwendung einer gleichen Art von Wechselrelais auftreten kann, die allgemein Anwendung findet und also nicht stets die gleiche Abas lenkspannung von einer Hilfskathode einer vorangehenden Röhre erhält, das Bündel trotzdem die erwünschte Hilfskathode treffen wird. Andererseits besteht beim Umschalten des Relais auf eine andere Schaltbahn infolge der kleinen Bemessung des Bündels in der Ablenkrichtung eine richtige Trennung zwischen diesen beiden Schaltbahnen.

Bisher handelte es sich nur um eine Kombination von Relais, bei der die Schaltbahnen in Reihe geschaltet sind. Parallelschaltung von Schaltbahnen kann aber, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, gleichfalls auf ganz einfache Weise durchgeführt werden.

Bei dieser Schaltung sind die Anoden der beiden Relais 37 und 38 miteinander verbunden, und die Hilfskathode des Relais 38 entnimmt ihre Spannung durch unmittelbare Kopplung mit der Hilfskathode des Relais 37.

Es sei noch bemerkt, daß auch zwei verschiedene Relais parallel gesteuert werden können, indem z.B. bei Anwendung elektrostatischer Ablenkung in beiden Relais den beiden Ablenksystemen die gleiche Ablenkspannung zugeführt wird, wodurch entsprechende Schaltbahnen geöffnet oder geschlossen werden; auch kann die Steuerung antiparallel erfolgen, wobei also die beiden Ablenkspannungen zwar gleich, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen zugeführt werden, so daß, wenn im einen Relais eine Schaltbahn geöffnet wird, im anderen Relais die entsprechende Schaltbahn geschlossen wird.

Bei vielen Anwendungen von Relaisschaltungen ist es erwünscht, daß bestimmte Relais mit einer gewissen Verzögerung betätigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann eine solche Verzögerung dadurch bewirkt werden, daß die Spannung, die das Relais einem vorangehenden Relais entnimmt, über ein verzögerndes Netzwerk dem betreffenden Relais zugeführt wird. Eine Schaltung, in der eine solche Verzögerung Anwendung findet, ist in Fig. 8 dargestellt.

Hierin sind wieder die Schaltbahnen 39, 40, 41 und 42 einer Anzahl von Relais miteinander in Reihe geschaltet, wobei die Spannung der Hilfskathode 42 einer Ablenkplatte des Wechselrelais 43 zugeführt wird.

Um zu bewirken, daß das Relais 42 verzögert wirkt, wird die Spannung der Hilfskathode des Relais 41 über ein aus dem Widerstand 44 und dem parallel zu diesem geschalteten Kondensator 45 bestehendes Verzögerungsnetzwerk der Anode des Relais 42 zugeführt.

Gemäß einer Ausführungsform der Schaltung wird die einem vorangehenden Relais entnommene Spannung über einen Gleichrichter und ein Verzögerungsnetzwerk dem zu verzögernden Relais zugeführt, oder es ist der Gleichrichter in dieses Netzwerk eingefügt.

Diese Schaltung ist in Fig. 9 dargestellt.

Die der Hilfskathode des Relais 46 entnommene Spannung wird über eine Gleichrichterzelle 47 und das verzögernde Netzwerk 48, 49 der Ablenkelektrode 50 des Wechselrelais 51 zugeführt. Wenn die Batteriespannung der Batterie 52 z. B. 200 V beträgt und die Widerstände 53 und 54 gleich groß sind, so beträgt die Spannung an der Hilfskathode des Relais 46 bei geöffneter Schaltbahn 100 V; nach einer gewissen, durch die i?C-Zeit des Netzwerkes g₀ 48, 49 bedingten Zeit wird diese Spannung gleichfalls an der Ablenkelektrode 50 auftreten.

Wenn nun die Schaltbahn des Relais 46 plötzlich geschlossen wird, so wächst die Spannung im Punkt 55 plötzlich bis auf etwa 200 V; diese Spannung wird nach der erwünschten Verzögerung ebenfalls an der Ablenkplatte 50 auftreten.

Wenn darauf die Schaltbahn 46 plötzlich geöffnet wird, wodurch die Spannung im Punkt 55 absinkt, ist die Gleichrichterzelle nicht durchlässig, da die Spannung auf der rechten' Seite dieser Zelle höher •als die Spannung auf der linken Seite ist. Auf diese Weise wird also erreicht, daß die gewünschte verzögerte Umschaltung des Relais 51 stattfindet, im Punkte 55 hingegen keine Verzögerung auftritt, wodurch etwaige weitere mit der Schaltbahn 46 in Reihe geschaltete Schaltbahnen keine Verzögerung erleiden werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine der Ablenkplatten einer als Kathodenstrahlröhre ausgebildeten Entladungsröhre über einen Widerstand mit einer konstanten Spannung beaufschlagt, während die andere Ablenkplatte ihre Spannung einer Hilfskathode eines vorangehenden Relais entnimmt, wobei parallel zu den Ablenkplatten ein Kondensator geschaltet ist.

Eine solche Schaltung ist in Fig. 10 dargestellt.

Die Ablenkplatte 56 des Relais 58 ist über einen Widerstand 59 mit einer konstanten Spannung z. B. von 150 V verbunden. Die Ablenkplatte 57 entnimmt ihre Spannung der Hilfskathode des Relais 60, so daß diese Spannung z. B. entweder 100 oder 200 V beträgt, je nachdem die Schaltbahn dieses Relais geöffnet oder geschlossen ist. Parallel zu den Ablenkplatten ist eine Kapazität 61 geschaltet. In der Anfangslage beträgt z. B. die Spannung an der

rechten Ablenkplatte 56 z.B. 150 V und an der Platte 57 1001V. Wenn die Schaltbahn des Relais 60 geschlossen wird, wobei die Spannung an der Hilfskathode bis zu etwa 200 V ansteigt, so steigt auch die Spannung an der Ablenkplatte 56, da die Zeitkonstante RC, wobei R größtenteils von der hoch gewählten Größe des Widerstandes 59 abhängt, bedeutend größer als die Einschaltzeit ist. Der Kondensator C entlädt sich ,nur langsam, so daß eine verzögerte Einstellung der Lage des Kathodenstrahlbüudels stattfindet, während andererseits die Spannung an der Hilfskathode infolgedessen praktisch nicht beeinflußt wird, da der Widerstand 59 einen hohen Wert hat.

In Fig. 11 ist die Abweichung U des Bündels gegen die Zeit t abgesetzt, wobei in dieser graphischen Darstellung die blockförmige Kurve 1 auftritt, wenn sich die Spannung an der Hilfskathode absatzweise plötzlich von 100V in 200 V und um-

ao gekehrt ändert und der Kondensator 61 nicht vorhanden ist. Die Kurven 2 und 3 stellen den Verlauf der auftretenden Ablenkung des Bündels bei Verwendung eines Kondensators dar, wobei der Kondensator im Falle 3 eine größere Kapazität als im

as zweiten Fall hat.

Wenn man die Verzögerung in der Hinundherbewegung des Bündels verschieden zu machen wünscht, kann z. B. in Reihe mit dem Widerstand 59 eine Gleichrichterzelle 62 aufgenommen werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist eine der Ablenkelektroden des als Kathodenstrahlröhre ausgebildeten Relais über einen Widerstand mit einer Gleichspannungsquelle verbunden und das von der Gleichspannungsquelle abliegende Ende dieses Wir derstandes außerdem über die Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes an eine wenigstens gleich große Gleichspannung angeschlossen, wobei der Verbindungspunkt dieses Widerstarides und der Kapazität mit einer in der Kathodenstrahlröhre angeordneten Fangelektrode verbunden ist, die beim Schließen der Schaltbahn des zu verzögernden Relais einen Teil des Elektronenbündels abfängt.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird an Hand der Fig. 12, 13 und 14 näher erläutert.

Die rechte Ablenkplatte 62 des Umschaltrelais 63 wird über einen Widerstand 64 mit einer Spannung z.B. von 150 V versehen, während die linke Ablenkplatte ihre Spannung der Hilfskathode des Relais entnimmt; diese Spannung kann also etwa 100 oder etwa 200 V betragen.

Die Ablenkplatte 62 ist weiter über den Kondensator 67 und den Widerstand 68 mit dem Pluspol der Batterie 69 verbunden. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 68 und des Kondensators 67 ist mit einer im Innern der Kathodenstrahlröhre angeordneten Elektrode verbunden. Angenommen, daß das Bündel anfänglich die linke Schaltbahn schließt, wobei also 200 V auf der linken Ablenkplatte und 150 V auf der rechten Ablenkplatte stehen, so sinkt beim öffnen der Schaltbahn des Relais 65 die Spannung an der Hilfskathode dieses Relais bis auf 100 V, und die Kathodenstrahlröhre des Umschaltrelais 63 strebt eine Bewegung nach rechts an. Ein Teil dieses Bündels wird dabei nach einer gewissen Ablenkung von der Elektrode 70 abgefangen. Der Deutlichkeit halber ist in Fig. 13 das Bündel in Form eines flach gekrümmten Streifens 71 dargestellt, der also einen flachen Querschnitt hat und von dem ein Teil von der Elektrode 70 abgefangen wird. Infolge dieses Abfangens wird der Widerstand 68 von Strom durchflossen, und es sinkt die Spannung im Punkt 72; da die Zeitkonstante RC der Schaltung groß gegenüber der Einschaltzeit ist, wird die Spannung an der rechten Ablenkplatte 62 gleichfalls absinken, was der Ablenkung des Elektronenstrahlbündels entgegenwirkt. Diese Bewegung wird also gedämpft und das Bündel wird eine Gleichgewichtslage einnehmen, die durch passende Wahl der Widerstände 64 und 68 vorzugsweise derart gewählt wird, daß das Bündel sich am Rande 73 der Elektrode 70 einstellt. Darauf wird das Bündel sich langsam verstellen, da immer noch Strom fließt, der der Entladung des Kondensators 67 entgegenwirkt. Wenn diese Stromzunahme beendet ist, entlädt sich der Kondensator und ist die Endlage des Bündels erreicht.

Die dargestellte Gleichrichterzelle 66 dient wieder zum Bewirken verschiedener Verzögerungen in zwei Richtungen.

Die Kurve 1 in Fig. 14 zeigt die Ablenkung U des Bündels als eine Funktion der Zeit t, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden und die Spannung sich absatzweise von 100 V bis zu 200 V und umgekehrt ändert. Die Kurven 2, 3, 4, 5 und 6 stellen die Ablenkung des Bündels bei der Verwendung eines Kondensators 67 und zunehmender Größe der Widerstände 64 und 68 dar.

Es sei noch bemerkt, daß mit dieser Schaltung eine verzögerte Wirkung des Relais entsteht, ohne daß irgendeine Verzögerung an einer oder mehreren der zu der Schaltbahn gehörigen Fangelektroden auftritt.

Aus dem oben Geschilderten geht hervor, daß mit Hilfe der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungen die gewöhnlich mit elektromagnetischen Relais erzielten Schaltmöglichkeiten auch mit elektronischen Mitteln erreicht werden. Solche Schaltungen können denn auch in der Feinmeldetechnik, z. B. als Relaisschaltungen in Selbstanschlußzentralen verwendet werden. Dabei ergibt sich z. B. der Vorteil, daß keine unerwünschten Trägheitserscheinungen eine Rolle spielen, während die Instandhaltungsarbeiten bei solchen Zentralen sich praktisch auf den Austausch von Entladungsröhren und die Beseitigung von Störungen an Entladungsröhren beschränken, während Störungen und Instandhaltungsarbeiten wegen bei den normalen Relais auftretender verschmutzter und abgenutzter Kontakte entfallen.

Patentansprüche:

i. Schaltung mit einer Kombination von wenigstens zwei Elektronenrelais, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais aus wenigstens zwei in einer Entladungsröhre untergebrachten Fangelektroden sowie aus Steuerelektroden zur Steuerung des von der Kathode dieser Röhre

stammenden Elektronenstroms besteht, wobei wenigstens eine der Fangelektroden eine Sekundäremissionselektrode ist und als Hilfskathode wirkt und mit wenigstens einer der anderen Fangelektroden eine Schaltbahn bildet, die beim Auftreffen von Elektronen unter dem Einfluß der Steuerelektroden auf diese Hilfskathode geschlossen wird, wobei wenigstens eine llilfskathode ihre Spannung über wenigstens

ίο einen Widerstand einer Gleichspannungsquelle

entnimmt und bei jeder Gruppe zusammenarbeitender Relais die Spannung für eine der Elektroden von wenigstens einem der Relais dieser Gruppe dem Spannungsunterschied zwischen einer Hilfskathode und der Kathode eines anderen Relais dieser Gruppe entnommen wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Schaltbahnen in Reihe geschaltet sind, wobei der Spannungsunterschied zwischen der Kathode und der als Anode wirkenden Fangelektrode der ersten Schaltbahn konstant oder nahezu konstant ist und eine Hilfskathode einer vorangehenden Schaltbahn und eine Anode der folgenden Schaltbahn galvanisch miteinander verbunden sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Schaltbahnen parallelgeschaltet sind, wobei die Hilfskathoden der Schaltbahnen und auch die Anoden galvanisch miteinander verbunden sind.
4. Schaltung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais eine Schaltbahn enthält, wobei eine der Fangelektroden eine Sekundäremissionselektrode ist und als Hilfskathode wirkt und die andere nicht sekundäremittierend ausgebildet ist und als Anode arbeitet.
5. Schaltung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eins der Relais als Wechselrelais ausgebildet ist und aus einer Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischen Ablenkmitteln für das Kathodenstrahlbündel besteht, welche Röhre wenigstens zwei Paar F"angelektroden enthält, wobei bei jedem Paar eine der Elektroden als Hilfskathode wirkt.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode wirkenden Elektroden galvanisch miteinander verbunden sind.
7. Schaltung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeder der Schaltbahnen des Wechselrelais wenigstens eine Schaltbahn eines anderen Relais in Reihe geschaltet ist.
S. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des zwischen einer Hilfskathode und der Kathode eines Relais auftretenden Spannungsunterschiedes einer Ablenkelektrode eines anderen als Kathodenstrahlröhre ausgebildeten Relais zugeführt wird.
y. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eins der Relais eine zusätzliche Elektrode enthält, die derart angeordnet ist und der eine solche Spannung zugeführt wird, daß der Elektronenstrom von der Hilfskathode zu dieser zusätzlichen Elektrode gleich oder nahezu gleich dem auf die Hilfskathode auftreffenden Elektronenstrom ist.
10. Schaltung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Schaltbahnen in Reihe geschaltet sind und wenigstens eine der Schaltbahnen durch eine Hilfskathode und zwei zusätzliche Elektroden gebildet wird, wobei eine der letztgenannten Elektroden plattenförmig ausgebildet ist und eine konstante Spannung gegenüber der Kathode dieses Relais aufweist, und die zweite Fangelektrode gitterförmig ausgebildet und zwischen der erstgenannten und der Hilfskathode angeordnet und galvanisch mit einer Hilfskathode des vorangehenden Relais oder der Gleichspannungsquelle verbunden ist.
11. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais zwei Steuerelektroden enthält, die beiderseits des von den Fangelektroden und der Kathode gebildeten Raumwinkels zwischen den Fangelektroden und der Kathode angeordnet sind, und daß die in der Nähe einer als Hilfskathode wirkenden Fangelektrode befindliche Steuerelektrode mit der als Anode wirkenden Fangelektrode verbunden ist und umgekehrt.
12. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung, die eine der Elektroden eines Relais einem anderen Relais entnimmt, diesem erstgenannten Relais über ein Verzögerungsnetzwerk zugeführt wird.
13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem anderen Relais und dem erwähnten Verzögerungsnetzwerk oder in diesem Netzwerk ein Gleichrichter geschaltet ist.
14. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Kathodenstrahlröhre ausgebildeten Relais eine der Ablenkelektroden über einen Widerstand und gegebenenfalls einen Gleichrichter mit einer konstanten Spannungsquelle verbunden ist und die andere Ablenkelektrode ihre Spannung einer Hilfskathode eines anderen Relais entnimmt, wobei parallel zu den Ablenkplatten ein Kondensator geschaltet ist. . -
15. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Kathodenstrahlröhre ausgebildeten Relais eine der Ablenkelektroden über einen Widerstand und gegebenenfalls einen Gleichrichter mit einer konstanten Spannungsquelle verbunden ist und das von dieser Spannungsquelle abliegende Ende des Widerstandes über einen Kondensator und einen Widerstand mit einer wenigstens gleich großen Spannung verbunden ist und der Ver-

bindungspunkt dieses Kondensators und Widerstandes mit einer in der Kathodenstrahlröhre angeordneten Fangelektrode verbunden sind, und die derart angeordnet ist, daß beim Ablenken des Elektronenbündels in Richtung der Hilfskathode einer Schaltbahn das Bündel teilweise diese Fangelektrode trifft, wobei der anderen Ablenkelektrode eine Spannung zugeführt wird, die der Hilfskathode eines anderen Relais entnommen wird.
16. Elektronenstrahlröhre zur Verwendung in einer Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bündel einen flachen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Abmessung dieses Querschnittes in der Ablenkrichtung des Bündels liegt und die Hilfskathode derart angeordnet ist, daß das Bündel beim Bestreichen dieser Hilfskathode über einem Abstand abgelenkt werden muß, der groß gegenüber der kleinsten Abmessung des ao Bündels ist, und daß die Anode derart angeordnet ist, daß sie beim Ablenken des Bündels nicht von diesem getroffen wird, wobei zwischen der Hilfskathode und der Anode eine gitterförmige Elektrode angeordnet ist. as
17. Schaltung nach einem der Ansprüche ϊ bis 15 oder einer Kombination dieser Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer automatischen Fernsprechzentrale verwendet wird.