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Signalisieranordnung Die Erfindung bezieht sich auf die Registrierung
von positiven und negativen Halbschwingungen eines Wechselstroms und ist anwendbar
bei dem Empfänger irgendeines Signalisier- (Befehls- oder Fernsteuerungs-) Systems,
in welchem die positiven und negativen Halbschwingungen eines sinusförmigen Zuges
die Signale bilden und in welchem der Empfänger die empfangenen Impulse registrieren
und zur Schalterbetätigung oder zur Weiterleitung der empfangenen Nachricht ausnutzen
will. Für die Vermittlung ist die Anzahl der gegebenen Impulse maßgebend.
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Erfindungsgemäß besteht die Anordnung zur Registrierung eines Zuges
von positiven und negativen Halbschwingungen eines Wechselstroms aus elektronischen
Mitteln, welche auf jede Halbschwingung des Stroms ansprechen, und aus gasgefüllten
elektrischen Vorrichtungen, die hierauf ansprechen, um jede der genannten Halbschwingungen
zu registrieren. In einer anderen Hinsicht umfaßt die Anordnung ein Paar elektronischer
Mittel, die auf jede Halbschwingung des Stroms ansprechen, und eine Mehrzahl von
gasgefüllten elektronischen Vorrichtungen, die abwechselnd auf beide genannten Mittel
ansprechen, um jede der positiven und negativen Halbschwingungen in dem Zug zu registrieren.
In einer weiteren Hinsicht besteht die Erfindung aus einer Anordnung, in welcher
positive Spannungsimpulse, die von den entgegengesetzten Strömungsrichtungen des
Wechselstroms abgeleitet sind, an eine Mehrzahl gasgefüllter Entladungsröhren angelegt
werden, die so geschaltet sind, daß sie nacheinander durch aufeinanderfolgende Impulse
leitend gemacht werden und die Ingangsetzung jeder Röhre, mit Ausnahme der letzten,
ihrerseits die nächste Röhre für die Inbetriebsetzung vorbereitet.
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Nach einer bevorzugten Ausführung enthält die erfindungsgemäße Anordnung
eine elektronische Vorrichtung, die auf beide Halbschwingungen ohne
Rücksicht
auf deren Polarität anspricht, eine elektronische Vorrichtung, welche die Umkehrung
der negativen Halbschwingungen vornimmt, und zwei Ketten gasgefüllter elektronischer
Vorrichtungen, von denen eine Kette benutzt wird, um die positiven Halbschwingungen
des Wellenzuges zu registrieren, und die andere Kette die Registrierung der negativen
Halbschwingungen des Wellenzuges besorgt. Die elektronischen Vorrichtungen beider
Ketten sind so untereinander verbunden, daß eine in Gang gesetzte Vorrichtung in
einer Kette eine Vorrichtung in der anderen Kette vorbereitet, derart, daß sie hiernach
durch den folgenden Impuls entgegengesetzter Polarität in Tätigkeit kommt. Eine
Vorrichtung in einer Kette kann sofort durch eine Vorrichtung in der anderen Kette
vorbereitet werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie durch den Impuls betätigt
wird, welcher die die Vorbereitung bewirkende Vorrichtung in Gang gesetzt hat; dies
steht im Gegensatz zu bekannten elektronischen oder Röhrenzählanordnungen, in welchen
Verzögerungsmittel zwischen einer betätigten Röhre und einer durch dieselbe vorzubereitenden
Röhre eingeschaltet sind, um die Gefahr zu beseitigen, daß die letztgenannte Röhre
durch den gleichen Impuls in Tätigkeit gesetzt wird, welcher die vorgenannte Röhre
in Gang setzte.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, wonach das Gitter
der Vakuumröhre L an eine Leitung LN angeschlossen ist, über welche die Impulse
empfangen werden. Das Gitter erhält eine normale negative Vorspannung durch den
Widerstand LG,
welcher mit einem Ende an den geerdeten negativen Pol der Batterie
BB angeschlossen ist, wobei die positive Klemme der genannten Batterie mit der Kathode
der Röhre verbunden ist, die als Quelle der Elektronenemission dient. Die Anode
der Röhre L ist an den positiven Pol der Batterie Cl angeschlossen, und zwar
über die Primärwicklung P des Transformators POS, dessen Sekundärwicklung S mit
einem Pol an Erde liegt und mit dem anderen Pol an jeweils eine Seite der Kondensatoren
IM z, IM 3 bis IM 9,
IM zz angeschlossen ist. Die Anode
der Röhre L ist außerdem an eine Seite des Kondensators B und über denselben an
den Vorspannungswiderstand IG sowie an das Gitter der Umkehrröhre INV angeschlossen.
Ähnlich wie das Gitter der in der Leitung liegenden Röhre L ist das Gitter
der Umkehrröhre INV auf normale negative Vorspannung durch die Batterie BBB eingestellt,
deren negativer Pol geerdet und damit mit der unteren Klemme, des Widerstandes
IG
verbunden ist, während der positive Pol der Batterie mit der als Elektronenemissionsquelle
wirkenden Kathode der Röhre INV verbunden ist.
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Die Anode der Röhre INV erhält positives Potential von der Batterie
C 2 über die Primärwicklung P des Transformators NEG. Die Sekundärwicklung S dieses
Transformators ist mit einem Ende geerdet und mit dem anderen Ende an jeweils eine
Seite der Kondensatoren IM 2, IM 4 bis IM zo, IM 12 angeschlossen.
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Die Zählkette zur Registrierung der negativen Impulse ist die obere
in der Zeichnung dargestellte Kette, die eine Anzahl gasgefüllter Röhren 2, 4 bis
to und r2 enthält. Die Röhren sind von der Art, wie sie in der im Jahre =934 erschienenen
amerikanischen Patentschrift 1965 589 von T. E. Foulke beschrieben ist.
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Diese gasgefüllten Röhren sind mit einer unter niedrigem Druck stehenden
Gasfüllung versehen, die z. B. aus Neon, Argon, Helium, Quecksilberdampf oder Gemischen
davon bestehen kann. Eine solche Röhre hat die besondere Eigenschaft, daß ihre Gasfüllung
bei einem bestimmten Zündpotential ionisiert und auf diese Weise leitfähig wird,
welches bestimmt ist durch die Ausbildung der Elektrode, die Art der Gasfüllung
und des Gasdrucks; die Röhre bleibt in diesem Zustand der Leitfähigkeit bei einer
sehr viel niedrigeren Spannung und kann gelöscht werden, indem die positive Batteriespeisung
der Anode unterbrochen oder diese Batterie für einen Augenblick umgekoppelt wird,
so daß ihre Polarität mit Bezug auf die von der Kathodenbatterie gelieferte Spannung
negativ wird.
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In den sogenannten 3-Elemente-Röhren mit Gasfüllung, die für die Zwecke
der Erfindung beispielsweise verwendet werden, bestehen diese drei Elemente aus
der Kathode, der Anode und der Steueranode. Die Kathode und die Steueranode sind
mit geringerem Abstand voneinander angeordnet als die Kathode und die Anode. Der
Abstand zwischen Kathode und Steueranode wird allgemein als Steuerspalt, der Abstand
zwischen Kathode und Anode als Hauptspalt bezeichnet. Die Röhren dieser Art werden
in zwei Stufen in Gang gesetzt, und zwar derart, daß zunächst eine Zündspannung
zwischen Steueranode und Kathode gelegt wird, und daß danach das Stützpotential
zwischen Kathode und Anode gelegt wird. Beim Anlegen der Zündspannung wird das Gas
in dem Steuerspalt ionisiert, so daß ein Strom in dem Kreis zu fließen beginnt,
der die Steuerelektrode und die Kathode enthält. Nachdem aber die Ionisation des
Steuerspalts einmal bewirkt ist, genügt die Spannungsdifferenz zwischen dem negativen
Batteriepotential an der Kathode und dem positiven Batteriepotential an der Anode,
um das Gas in dem Hauptspalt zu ionisieren, worauf dann ein Strom in dem Kreis zustande
kommt, welcher die Kathode und die Anode enthält; da die Steueranode hiernach keinen
Einfluß mehr auf den Betrieb der Röhre hat, ist es möglich, die Zündspannung abzuschalten
und die Leitfähigkeit der Röhre ausschließlich unter der Kontrolle der Potentialdifferenz
zwischen Kathode und Anode zu lassen.
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Die Anzahl der Röhren in der negativen Zählkette ist um eins größer
als die Zahl der negativen Impulse in dem maximalen Impulszyklus. Für die Zwecke
der Erläuterung wird angenommen, daß der maximale Impulszyklus aus fünf vollständigen
Stromwechseln des sinusförmigen Stroms besteht, so daß die negative Zählkette nach
der obigen Angabe sechs Röhren umfassen würde, da fünf negative Halbschwingungen
die maximale, zu registrierende Anzahl darstellen.
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Die obenliegend gezeichneten Hauptanoden der Röhren 2, 4 bis to und
12 sind alle miteinander verbunden und an die positiven Klemmen derBatterie +B angeschlossen.
Die auf der linken Seite liegenden Steuerelektroden der, Röhren sind an die andere
Klemme
der einzeln zugeteilten Kondensatoren IM 2,
IM q usw. und an eine Klemme
der entsprechenden, einzeln zugeteilten Widerstände A 2, A q. usw. angeschlossen,
während die rechts liegende Elektrode oder Kathode jeder Röhre mit zwei Widerständen
verbunden ist, nämlich den Widerständen B 2, B q. usw., welche parallel zueinander
angeordnet und an das negative Potential einer Batterie - B angeschlossen sind,
und den Widerständen A 3, A 5 usw., welche einzeln an die Steuerelektroden der in
der positiven Zählkette liegenden Röhren führen, und zwar jeweils an die um eine
Ziffer höhere Röhre.
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Die positive Zählkette zur Registrierung der Impulse wird durch die
in der Zeichnung unten dargestellte Kette gebildet. Sie besteht aus einer Anzahl
gasgefüllter Röhren i, 3 bis g und ii, welche ähnlich oder gleich sind den Röhren
in der negativen Zählkette, und deren Zahl um eins größer ist als die Zahl der positiven
Impulse in dem maximalen Impulszyklus. Da für die Zwecke der Erläuterung unterstellt
ist, daß dieser Zyklus aus maximal fünf vollständigen Wechseln des sinusförmigen
Signalstroms besteht, so umfaßt die positive Zählkette sechs Röhren. Die Hauptanoden
der Röhren in der positiven Zählkette sind alle mit der Quelle positiven Potentials
-f- B verbunden. Die auf der linken Seite liegende Steuerelektrode der Röhre i ist
an die gemeinsame Klemme des Kondensators Ell i, des Widerstandes P und des Widerstandes
A i angeschlossen. Die andere Klemme des Widerstandes P ist über ,Erde mit dem negativen
Pol einer Batterie verbunden, deren positiver Pol an die freie Klemme des Widerstandes
A i angeschlossen ist. Auf diese Weise bilden die Widerstände P und
A i ein Potentiometer, und ihre Werte sind so bemessen, daß unter ihrem Einfluß
ständig ein positives Potential an der Steuerelektrode der Röhre = angelegt ist;
die Höhe dieses Potentials ist aber im Hinblick auf die Höhe des negativen Potentials,
das von der Batterie - B über den Widerstand B i an die Kathode dieser Röhre gelegt
ist, nicht ausreichend, um die Zündung der Röhre zu bewirken.
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Die linke oder Steuerelektrode jeder der übrigen Röhren in der positiven
Zählkette ist an die gemeinsame Klemme eines jeweils einer Röhre der positiven Zählkette
zugeordneten Widerstandes A angeschlossen; der Widerstand A führt jeweils zur Kathode
der vorhergehenden und gerade bezifferten Röhre der negativen Zählkette und zu dem
jeweiligen ungerade bezifferten Kondensator IM. Die rechte Elektrode oder
Kathode jeder Röhre dieser Kette ist andererseits mit der gemeinsamen Klemme eines
mit gerader Ziffer benannten Widerstandes A verbunden, der zur Steuerelektrode der
folgenden, gerade bezifferten Röhre der negativen Zählkette führt und mit dem ungerade
bezifferten Widerstand B; dessen Ziffer derjenigen der Röhre der positiven Zählkette
entspricht, an deren Kathode er angeschlossen ist. Die unteren Klemmen sämtlicher
Widerstände B sind an die negative Potentialquelle - B angeschlossen.
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Die Arbeitsweise der Schaltung ist wie folgt: Es wird angenommen,
daß ein sinusförmiger Strom in der Leitung ZN fließt und daß die erste Hälfte der
Schwingung aus dem positiven Teil der Stromwelle besteht. Da das Gitter der Röhre
L durch die Batterie BB und den Widerstand LG negative Vorspannung hat, um
in dem Anodenkreis der Röhre L einen Ansprechstrom gerader Richtung zu bewirken,
so hat die Anlegung der positiven Halbschwingung an das Gitter dieser Röhre zur
Folge, daß die negative Vorspannung in eine weniger negative verändert wird und
demgemäß der Stromfluß durch den Anodenkreis eine Änderung erfährt; der Stromkreis
geht von dem positiven Pol der Batterie C i aus und führt über die Primärwicklung
P des Transformators POS, die Anode der Röhre L, die Kathode der Röhre
L zur Kathodenbatterie BB. Nunmehr wird die Steuerelektrode der Röhre i auf
positivem Potential vorgespannt, und zwar über das aus den Widerständen P und A
i bestehende Potentiometer, und die Kathode wird negativ vorgespannt über den Widerstand
B i, da letzterer an die negative Spannungsquelle - B angeschlossen ist. Die so
geschaffene Spannungsdifferenz zwischen der Steuerelektrode und der Kathode der
Röhre i reicht nicht aus, um die Röhre zu zünden oder leitfähig zu machen. Infolgedessen
findet keine Betätigung in der Schaltung vor Empfang der positiven Halbschwingung
des Signalstroms statt, obgleich eine geringere als die Zündpotentialdifferenz über
die Kathode und die Steueranode der Röhre i besteht.
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Wenn aber die erste Hälfte der positiven Halbschwingung der Stromwelle
über die Leitung ZN zugeführt wird und der Strom in dem Anodenkreis der Röhre L
demgemäß geändert wird, wird ein positiver Impuls in dem Kreis erzeugt, welcher
die Sekundärwicklung S des Transformators POS enthält; dieser Kreis führt von der
Erde durch die Sekundärwicklung S des genannten Transformators POS; Kondensator
IM i, durch Widerstand A i zur Batterie und durch Widerstand P zur Erde.
Dieser Impuls bewirkt eine Erhöhung des positiven Potentials der Steuerelektrode
der Röhre i auf einen Wert, welcher für die Schaffung einer Zündpotentialdifferenz
gegenüber dem negativen, an die Kathode angelegten Potential ausreicht; infolgedessen
wird die Röhre ionisiert und zunächst über ihren Steuerspalt und anschließend über
ihren Hauptspalt leitfähig gemacht, so daß ein Strom durch die Röhre von der negativen
Batterie - B über Kathode und Anode der Röhre zur positiven Batterie -E- B zu fließen
beginnt.
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Nachdem die Röhre i über ihren Hauptspalt leitfähig gemacht ist, wird
Strom durch den Widerstand B i abgeleitet, so daß das Potential der Kathode mehr
positiv wird. Dieses erhöhte positive Potential wird nunmehr an die linke oder Steuerelektrode
der Röhre 2 gelegt, und zwar über den Widerstand A 2; die rechte Elektrode oder
Kathode der Röhre 2 ist von der negativen Batterie - B über den Widerstand B 2 negativ
vorgespannt. Die Röhre 2 zündet aber nicht unter dem Einfluß der auf diese Weise
zwischen ihrer Steuerelektrode und Kathode geschaffenen Spannungsdifferenz. Die
Gründe hierfür sind folgende: Wenn die erste Hälfte der positiven Halbschwingung
des ankommenden Signalstroms dem Gitter der Röhre i zugeführt und der Anodenstrom
infolgedessen verstärkt
wird, so erfährt das positive Potential
an der Anode eine Verringerung, und infolgedessen wird das durch den Kondensator
B übertragene Potential kleiner. Infolgedessen wird das Gitter der Umkehrröhre INV
mehr negativ. Das das Gitter dieser Röhre durch die mit dem Widerstand
IG verbundene Batterie BAB für geradlinigen Betrieb bereits negativ vorgespannt
ist, wird die Erhöhung des negativen Potentials am Gitter zur Folge haben, daß der
Strom im Anodenkreis der Röhre, der durch die Primärwicklung P des Transformators
NEG fließt, vermindert wird. Die Richtung dieses Stroms ist aber derjenigen des
Stroms entgegengesetzt, der durch die Primärwicklung P des Transformators
POS fließt und von der Anode der Röhre L kommt. Und da der negative Pol der
Batterie C 2 mit derjenigen Klemme der Sekundärwicklung S des Transformators NEG
verbunden ist, welche der Sekundärwicklung des Transformators POS entspricht,
an welche der negative Pol der Batterie C i angeschlossen ist, so ergibt sich, daß,
während der Anodenstrom durch die Primärwicklung P des Transformators
POS einen positiven Impuls in dem Kreis der Sekundärwicklung S erzeugt, der
an die Steuerelektrode der Röhre i zwecks Erhöhung der positiven Vorspannung derselben
angelegt ist, der Strom durch die Primär <vicklung P des Transformators NEG einen
negativen Impuls im Kreis seiner Sekundärwicklung erzeugt, welcher, da er über den
Kondensator IN 2 an die Steuerelektrode der Röhre 2 angelegt ist, zur Folge
hat, daß die Höhe des von der Kathode der Röhre i über den Widerstand A 2 daran
angelegten positiven Potentials verringert wird. Die Differenz zwischen dem an die
Kathode dieser Röhre von der Batterie -B über den Widerstand B 2 angelegten negativen
Potential und dem resultierenden positiven Potential an der Steuerelektrode desselben
wird nicht ausreichen, um die Röhre zu zünden. Daher wird das Anlegen der ersten
Hälfte der positiven Halbschwingung der Signalwelle an das Gitter der Röhre L lediglich
die Betätigung der Röhre i der positiven Zählkette zur Folge haben.
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Wenn der Scheitelpunkt der positiven Halbschwingung erreicht ist,
und die Stromrichtung sich danach für die volle Abwärtsschwingung bis zum Wellental
der ersten negativen Halbschwingung (oder des zweiten Impulses), ändert, wird die
negative Vorspannung an dem Gitter der Röhre L vergrößert, und es ist offensichtlich,
daß die in der Sekundärwicklung der Transformatoren POS und NEG infolgedessen
erzeugten Impulse denjenigen Impulsen entgegengesetzt sind, die nach Anlegen der
ersten Hälfte der positiven Halbschwingung erzeugt wurden. Das bedeutet, daß ein
negativer Impuls in der Sekundärwicklung des Transformators POS und ein positiver
Impuls in der Sekundärwicklung des Transformators NEG entstehen. Da die Röhre i
bereits leitend ist, so wird der negative Impuls auf diese Röhre oder irgendeine
andere Röhre in der positiven Zählkette keinen Einfluß haben. Abgesehen von der
Wirkung, daß ein negatives Potential an die Steuerelektroden der Röhren 3, 5, 7
usw. gelegt wird, welche aber hierauf nicht zünden können, zumal da ein negatives
Potential von der Batterie -B an die entsprechenden Kathoden gelegt ist. Der in
der Sekundärwicklung des Transformators NEG erzeugte positive Impuls aber hat nunmehr
ein positives Potential zur Folge, welches an die Steuerelektrode der Röhre 2 angelegt
wird; dieses Potential addiert sich zu dem an dieser Elektrode vorn Kathodenkreis
der Röhre i angelegten Potential und ist daher ausreichend für das Zustandebringen
einer Zündpotentialdifferenz über den Steuerspalt der Röhre; infolgedessen wird
die Röhre 2 gezündet und ein Stromfluß in dem Kreis hervorgerufen, der von der negativen
Batterie -B ausgeht und über den Widerstand B 2, die Kathode und Anode der Röhre
2 zur positiven Batterie -f- B führt.
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Der durch den Widerstand B 2 fließende Strom bewirkt eine Erhöhung
des Potentials der Kathode der Röhre 2 auf einen mehr positiven Wert, und dieses
verstärkte Potential wird nunmehr über den Widerstand A 3 an die Steuerelektrode
der Röhre 3 angelegt, dessen positiver Wert noch nicht ausreicht, um die Röhre zu
zünden. Die dem Gitter der Röhre L zugeführte erste positive Halbschwingung des
sinusförmigen Stroms wird somit durch die Betätigung der Röhre i in der positiven
Kette und der Röhre 2 in der negativen Kette registriert, wobei die Registrierung
die erste Hälfte der ersten negativen Halbschwingung oder des zweiten Impulses mit
umfaßt. Es ist nunmehr klar, daß, wenn der Strom am Wellental der ersten negativen
Halbschwingung seine Richtung im positiven Sinne ändert, die Vorspannung an dem
Gitter der Röhre L in der gleichen Weise beeinflußt wird, wie es während des Stromaufbaus
in der ersten Hälfte der ersten positiven Halbschwingung der Fall war, so daß ein
positiver Impuls in der Sekundärwicklung S des Transformators POS und ein negativer
Impuls in der Sekundärwicklung S des Transformators NEG erzeugt werden. Der erstgenannte
Impuls bewirkt die Zündung der Röhre 3, welche darauf veranlaßt, daß ein positives
Potential an die Steuerelektrode der Röhre q. über den Widerstand A g. gelegt wird;
der letztere Impuls hat zur Wirkung, daß ein negatives Potential an diese Steuerelektrode
gelegt wird, um dadurch die endgültige positive Vorspannung an dem Gitter zil reduzieren
und eine Zündung der Röhre zu verhindern. Auf diese Weise werden die Röhren in beiden
Ketten nacheinander so lange gezündet, wie eine ankommende Welle in der Leitung
ZN b esteht oder bis das Ende der Röhrenkette erreicht ist; die Röhren zünden nacheinander
unter dem Einfluß der positiven und negativen Halbschwingungen.
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Da angenommen worden ist, daß der Impulszyklus aus maximal fünf sinusförmigen
Stromwechseln besteht, welche fünf positive Halbschwingungen und fünf negative Halbschwingungen
aufweisen, so ist auf Grund der beschriebenen Wirkungsweise der Schaltung klar,
daß der zehnte Impuls oder die fünfte negative Halbschwingung die Betätigung der
Röhre ix bewirken. Bei einem Zug von zehn Impulsen werden hiernach alle Röhren in
den beiden Zählreihen betätigt. Bei einer Impulszahl, die geringer ist als die maximale
Zahl, wird die Gesamtzahl der betätigten Röhren natürlich stets um eins größer sein
als die Zahl der Impulse, und zwar infolge der Betätigung der
Röhre
i in der unteren oder positiven Kette. Wenn man eine geeignete, nicht dargestellte
Signalvorrichtung an die Kathode jeder Röhre der negativen Zählkette anschließt,
die zu ihrer Betätigung auf das Kathodenpotential anspricht, das nach Zündung der
zugehörigen Röhre verfügbar ist, und wenn man eine entsprechende Signalvorrichtung
(nicht dargestellt) an die Kathode jeder Röhre der positiven Zählkette, mit Ausnahme
der ersten Röhre, d. h. der Röhre i, anschließt, so kann man die Anzahl der Impulse,
die in jedem Impulszyklus über die Leitung empfangen werden, zählen, und zwar mittels
der Zahl solcher Signalvorrichtungen, die jeweils betätigt worden sind.
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Die betätigten Röhren in jeder der Zählvorrichtungen können auf ihren
ursprünglichen Zustand der Nichtbetätigung dadurch zurückgebracht werden, daß man
die Anodenbatterie + B öffnet oder die Polarität der Batterie durch irgendwelche
in der Signaltechnik bekannten Weise umkehrt, worauf die Röhren i bis ii und 2 bis
12 ihren ursprünglichen Zustand einnehmen und erneut aufnahmefähig werden für die
positiven bzw. negativen Halbschwingungen der nächsten ankommenden Signalwelle.