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Zählwerk mit Elektronenröhren 1>ie Erfindung bezieht sich auf Elektronenzählringe
mit mehreren Gaselektronenröhren, von welchen jede eine Anode, eine Kathode und
ein Steuergitter umfaßt. Ihre Verbindung in einem Stromkreis erfolgt mit Hilfe von
Verbindungen, welche in der Potentialversorgungsleitung für die Kathoden der einzelnen
Röhren einen Widerstand aufweisen, ferner Vorbereitungsverbindungen, die von der
Kathode jeder einzelnen Röhre zum Steuergitter der nächsten Röhre im Ring führen
und Auslöschverbindungen zwischen der Kathode jeder einzelnen Röhre und der Kathode
der im Ring vorangehenden 1Zöhre. Dies hat zur Folge, daB die Röhren einzeln in
endloser Kettenfolge als Reaktion auf elektrische Impulse, die gezählt werden sollen,
in leitenden Zustand übergeführt werden, wobei die Impulse an die Steuergitter sämtlicher
Röhren angelegt werden. jede Röhre bereitet, wenn sie von einem Impuls zum Aufglühen
gebracht wird, die nächste Röhre darauf vor, in Reaktion auf den nächsten Impuls
aufzuglühen und bringt die vorher leitende Röhre zum Erlöschen.
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Wenn in einem Zählring dieser Art eine Röhre leitend wird, steigt
das Potential ihrer Kathode infolge des Widerstands in ihrer Potentialversorgungsleitung
plötzlich an. Dieser Vorgang reduziert ein starkes negatives Steuerpotential, welches
dem Steuergitter der nächsten Röhre im Ring normalerweise geliefert wird, bis nahe
an den Aufglühpunkt und bewirkt, daB die nächste Röhre dieser Art bei Eintreffen
eines Impulses eher aufglüht als alle anderen nichtleitenden Röhren. Das plötzliche
Ansteigen
des Kathodenpotentials bringt die Leitung in der vorhergehenden
Röhre dadurch zum Erlöschen, daß es deren Kathode in positivem Sinne zeitweilig
über ihr in diesem Zeitpunkt durch den Kathodenwiderstand erhöhtes Potential erhebt.
Diese Erhebung reicht hin, um zu bewirken, daß das Kathodenpotential positiver wird
als das Anodenpotential, was zur Folge hat, daß die Leitung in der Röhre zum Erlöschen
gebracht wird und das Steuergitter die Steuerung wiedererlangt.
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In den bisher bekannten Zählringen der obigen Art wurden entweder
die Kathoden sämtlicher Röhren in Reihe gekoppelt, indem man je zwei aneinandergrenzende
Kathoden durch einen Kondensator verband, oder es wurde jede Kathode mit Hilfe eines
Kondensators an einen gemeinsamen Auslöschleiter gekoppelt. Bei Verwendung einer
der beiden Arten von Auslöschkupplung erhält nicht nur die Kathode der vorhergehenden
Röhre eine positive Potentialwelle, sondern auch das Potential der Kathode in der
folgenden nichtleitenden Röhre erhält die gleiche Welle. Bevor eine derartige positive.
Auslöschwelle zurückgeht, wird die nachfolgende Röhre bei Empfang von Impulsen an
ihrem Steuergitter nicht aufglühen, da ihr negatives Effektivpotential erhöht wird.
Obwohl die Dauer derartiger Wellen lediglich einige Mikrosekunden beträgt, so beschränkt
diese Zeit dennoch die Geschwindigkeit, mit welcher ein Ring dieser Art Impulse
präzise zu empfangen und zu zählen vermag. Die maximale Empfangsgeschwindigkeit
liegt für solche Ringe bei etwa fünfzehntausend Zählungen pro Sekunde.
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Die Erfindung sieht einen Elektronenzählring der oben genannten Art
vor, in welchem die Auslöschverbindungen zwischen den Kathoden aneinandergrenzender
Röhren so angeordnet sind, daß sie beim Aufglühen der einzelnen Röhren eine Auslöschpotentialwelle
in der der Zählrichtung entgegengesetzten Richtung und nur in dieser entgegengesetzten
Richtung allein leiten.
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Daher wird in dem Zählring die Auslöschpotentialwelle daran gehindert,
der in der Zählrichtung nächsten Röhre die Möglichkeit zu nehmen, aufzuglühen, und
zwar infolge der Tatsache, daß sie sich nur in einer Richtung, d. h. in einer in
bezug auf die Zählrichtung rückläufigen Richtung fortpflanzen kann. Beim Durchlaufen
des Ringes durch alle Zwischenkathodenkopplungen erreicht zwar die Welle die nachfolgende
Röhre, ist aber zu diesem "Zeitpunkt bereits so geschwächt, daß sie praktisch keine
Wirkung mehr aufweist.
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Um zu erreichen, daß sich die Auslöschwelle in der rückläufigen Richtung
fortpflanzt, sieht die Erfindung die Verwendung von Elementen zwischen den Kathoden
vor, welche den Strom in einer Richtung leiten und mit den einzelnen Kondensatoren
zwischen den Kathoden in Reihe geschaltet werden. Jedes der genannten Gleichrichterelemente,
welches den Strom in einer Richtung leitet, wird durch einen starken Widerstand
nebengeschlossen, welcher die Wiederherstellung der Ladung im Kondensator gestattet,
welche durch die Auslöschpotentialwelle ihm zugeführt wurde.- Die Erfindung hat
durch die Einführung der Gleichrichterelemente, die den Strom in einer Richtung
leiten, in den Zwischenkathodenverbindungen dafür Sorge getragen, daß der Ring nicht
mehr auf das Zurückgehen der Auslöschwelle warten muß, bevor er auf einen zugeführten
Impuls reagieren kann. Infolgedessen wird die Aufnahmegeschwindigkeit für Impulse
ungeheuer erhöht und ein mit größerer Geschwindigkeit arbeitender Zählring geschaffen.
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Der Erfindungsgegenstand wird nun unter Bezugnahme auf die Stromkreiszeichnung,
die eine bevorzugte Form der Erfindung mit gittergesteuerten Röhren darstellt, näher
beschrieben.
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Die Zeichnung stellt einen Stromkreis dar, welcher in typischer Weise
die auf einen Zählring für das Dezimalzahlensystem angewandte Erfindung verkörpert.
Die Röhren und Stromkreise zum Darstellen der Ziffern ,4, _#, 6, 7, 8 und
9 wurden beiseite gelassen, da sie nur Wiederholungen der für die Ziffern
2 und 3 gezeigten sind.
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Für die Darstellung der einzelnen Ziffern einschließlich Null ist
je eine Gasentladeelektronenröhre vorgesehen. Es können handelsübliche Typen für
gittergesteuerte Gasentladeröhren verwendet werden. Bei den gezeigten Röhren wird
z. B. angenommen, daß sie bei einem Anodenkathodenpotential von etwa 113 Volt aufglühen,
wenn das angeschlossene Gitter ein in bezug auf die Kathode i2 Volt negatives Potential
aufweist. Der interne Anodekathodepotentialabfall wird bei leitendem Zustand der
Röhre mit etwa 15 Volt angenommen. Die Potentialangaben beziehen sich auf Erdpotential.
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Ein Anodenversorgungsleiter io, der beim Schließen des Schalters 5o
mit io5 Volt positivem Potential beliefert wird, steht mit den einzelnen Anoden
in unmittelbarer Verbindung.
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Jede Kathode steht wie die Kathode der Röhre i i einerseits mit der
Erde in Verbindung, und zwar von einem Punkt, wie Punkt 15, aus über einen Widerstand,
wie Widerstand 16, von 15 ooo Ohm. Andererseits ist sie mit dem negativen Versorgungsleiter
2o durch einen 125 ooo-Ohm-Widerstand; wie Widerstand 17, einen Punkt, wie Punkt
18, und einen 125 ooo-Olim-Widerstand, wie Widerstand i9, verbunden. Punkte, wie
Punkt 18, werden über einen 5oo ooo-Ohm-Widerstand, wie Widerstand 21, einen
Punkt, wie Punkt 35, einen 50 ooo-Ohm-Widerstand, wie Widerstand 22, mit dem Steuergitter
der Röhre für den nächsthöheren Ziffernwert verbunden.
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Die Kathode einer Ziffernröhre steht mit der Kathode der Röhre für
die Ziffer mit dem nächstniedrigerenWert mit Hilfe eines Elements, das den Strom
in einer Richtung leitet, wie Element 2.4, welches mit einem 5oo-Mikromikrofaradkondelisator,
wie Kondensator 25, in Reihe geschaltet ist, in Verbindung. Jedes Element zum Leiten
des Stromes in einer Richtung wird durch einen 150000-Ohm-Widerstand, wie Widerstand
26, nebengeschlossen.
Die Elemente zum Ixiten des Stromes in einer
Richtung, wie Element 24, werden in der üblichen Weise dargestellt. Sie können aus
Elektronenröhren oder Kristallen bestehen oder von der Metalloxydtype sein, je nachdem,
welche besonderen Merkmale gewünscht werden. Diese den Strom in einer Richtung leitenden
Elemente sollen geringe 1?igenkapazität besitzen, um eine aus einer solchen Kapazität
sich ergebende umgekehrte Übertragung eines Impulses zu vermeiden. Sämtliche Gleichrichterelemente
müssen so gerichtet sein, daß sie die positiven Potentialwellen in Richtung auf
die "Ziffernröhre mit kleinerem Wert leiten.
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Man bemerkt, daß der Ring von der o-Röhre i zur i-Röhre i i durch
die Vorbereitungsverbindung geschlossen wird, welche vom Punkt 36 in der Kathodenversorgungsleitung
der Röhre o ausgeht und über tXiter 27 zum Gitter der Röhre t führt, und ferner
dadurch, daß man die Kathode der Röhre i mit Kathode der Röhre o mit Hilfe des Leiters
28, Gleichrichterelements 38, welches durch Widerstand 4o nebengeschlossen wird.
und des Kondensators 37 verbindet.
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Die positiven Eingabeimpulse, welche gezählt werden sollen, werden
durch Eingabeleiter 29 aufgenommen, mit welchem die einzelnen Gitter elektrostatisch
gekoppelt sind. Das Gitter der Röhre 2 steht z. 13. über den vorher erwähnten Punkt
35, 1_eitei- 39 und Kondensator 30 von io Mikromikrofarad mit dem genannten
Eingabeleiter in Verbindung. Bei den angeführten Stromkreiselementen wird ein auf
Leiter 29 gebrachter positiver Eingabeimpuls von 20 bis 40 Volt die Röhre zum Aufglühen
bringen, deren Gitter durch den leitenden Zustand in der vorangehenden Röhre unter
Ausschluß aller anderen Röhren des Ringes vorbereitet wurde. Die Röhre, welche vorbereitet
wird, ist diejenige, welche einen höheren Ziffernwert aufweist als die in diesem
Zeitpunkt leitende Röhre.
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Infolge der Wirkungsweise des im folgenden beschriebenen Auslöschsystems
kann sich nur jeweils eine Röhre in leitendem Zustand befinden. Nehmen wir an, daß
sich zunächst keine derRöhren in leitendem Zustand befindet und Schalter 5o geschlossen
ist. Durch das Schließen des Schalters 31
kann die Röhre i zum Aufglühen gebracht
werden, indem man ihr normalerweise stark negatives Gitter auf Erdpotential bringt.
Dadurch wird dieses positiver als die Kathode, welche normal ein Potential von etwa
8,5 Volt negativ aufweist. Sobald die Röhre i aufglüht und in leitenden Zustand
geht, tritt in Punkt 18 ein Potentialanstieg ein und ändert das stark negative
Potential des Gitters in Röhre 2 derart, claß diese in einen vorbereiteten Zustand
kommt. In diesem Zustand wird sie infolge ihres geringeren Steuerpotentials durch
die gemeinsam empfangenen Eingabeimpulse ausgesondert, um als nächste Röhre zum
Aufglühen gebracht zu werden. Ein ähnlicher, aber in seinem Umfang größerer Potentialanstieg
an Punkt 15, der durch das Aufglühen der Röhre i hervorgerufen wird, wird über Leiter
28 durch das Gleichrichterelement 38 und Kondensator 37 fortgepflanzt und bewirkt
einen bedeutenden Anstieg des Potentials in der Kathode der Röhre o. Hätte sich
die Röhre o vorher in leitendem Zustand befunden, dann wäre ihre Kathode auf einem
in bezug auf die Anode 15 Volt negativen Punkt oder auf 9o Volt positiv gestanden,
und die an sie angelegte zusätzliche positive Welle würde zur Folge haben, daß das
Kathodenpotential auf einen Punkt anwachsen würde, der über dem Anodenpotential
stünde. Dies würde die Röhre o zum Erlöschen bringen. Der Widerstand 4o ermöglicht
die Wiederherstellung normaler Ladungen in Kondensator 37, wie sie durch die danach
stabilisierten Kathodenpotentiale festgelegt werden.
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I?s ist nicht möglich, daß dieser positive Potentialanstieg in Punkt
15 auf direktem Wege in der Zählrichtung auf Punkt 23 gebracht wird, da das Element
24, welches den Strom in einer Richtung leitet, so gerichtet ist, daß es einen Durchgang
positiver Wellen in dieser Richtung verhindert. Der Starkwiderstand 26 versperrt
jeder wirksamen Welle den Weg zu Punkt 23. Es tritt zwar infolge des Umstandes,
daß der positive Potentialanstieg über den Auslöschleiter, Elemente 38, 37 usw.,
den Ring vollständig durchläuft, beim Aufglühen der i-Röhre i i im Punkt 23 eine
positive Welle in geschwächter Form auf; die Schwächung eines derartigen Impulses,
der in einem so großen Ring, wie dem dargestellten io-Röhren-Dezimalring, das Kathodenversorgungsnetz,
die 9 Kondensatoren und Gleichrichter von angegebenen Werten durchlaufen muß, genügt
jedoch, um den Effekt des Impulses im Punkt 23 praktisch zunichte zu machen.
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Für jede Röhre des Ringes können Schalter, wie Schalter 3i, eingerichtet
werden. Der Schalter 5o hat die Aufgabe, die Anodenpotentialversorgung auszuschalten
und den Ring von allen Angaben zu entleeren.
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Durch die Einführung der Elemente, wie der Elemente 24 und 26, zwischen
je zwei Kathoden soll erzielt werden, daß die Arbeit des Ringes beschleunigt wird,
da eine derartige Beschleunigung von dem Zurückgehen der Zwischenkathodenwellen
zwischen der leitenden Röhre und der folgenden Röhre des Ringes unabhängig ist.
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Es ist klar, daß der Potentialanstieg der Kathode irgendeiner Röhre
abgeleitet werden kann, um eine Übertragerröhre vorzubereiten, welche dieAufgabe
hat, einen Impuls positiver Polarität auf den Eingabeleiter eines weiteren, ähnlichenRinges
zu übertragen, um zu bewirken, daß jeweils nach einem vollständigen Zyklus eine
Einheit der Übertragsangabe auf diesen weiteren Ring übertragen wird.