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Anordnung mit einer gasgefüllten Kaltkathodenröhre Die Erfindung befaßt
sich mit Schaltanordnungen mit gasgefüllten Kaltkathodenröhren.
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Derartige Röhren mit Elektroden, die eine Anordnung von getrennten
Glimmentladungsstrecken gleicher Länge bilden, sind bereits beschrieben worden.
Als Länge wird hierbei der Abstand zwischen den jeweils eine einzelne Strecke bildenden
Elektroden bezeichnet. Diese Strecken sind so aufgebaut und angeordnet, daß eine
Entladung, die sich über eine Strecke ausbildet, eine bestimmte Vergrößerung des
Ionisationsbereiches bewirkt, wodurch sich die Zündspannung einer benachbarten Strecke
vermindert.
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Ferner sind Anordnungen mit derartigen Entladungsröhren bekanntgeworden,
die die Zuführung von Spannungsimpulsen irgendeiner Amplitude und Kurvenform an
eine Anzahl derartiger Strecken in einer bestimmten Reihenfolge bewirken. Bei Zuführung
derartiger Impulse erfolgt die Zündung der miteinander verbundenen Strecken in einer
bestimmten Reihenfolge.
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Andere Anordnungen sind so ausgeführt, daß eine einzelne Entladung
über eine Folge von Strecken wandern kann, wobei die Wanderung entlang der Strecken
in beliebiger Richtung erfolgen kann.
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Gemäß der Erfindung weist die Anordnung eine gasgefüllte Kaltkathodenentladungsröhre
auf, deren Elektroden eine Anordnung von einzelnen Glimmentladungsstrecken gleicher
Länge bilden, von denen eine Anzahl als Hauptstrecken bezeichnet sind und eine Mehrzahl
von weiteren jeweils zwischen entsprechenden benachbarten Paaren von. Hauptstrecken
angeordnet sind. Die Anordnung weist ferner einen ersten Satz von. Schaltverbindungen
mit den Hauptstrecken und einen zweiten Satz von Schaltverbindungen mit den Zwischenstrecken
auf. Weiterhin sind Mittel zur Erzielung einer Anfangsentladung über
nur
eine Hauptstrecke vorgesehen und Mittel zur Zuführung unabhängiger Spannungen an
jede der Zwischenstrecken, wobei die Zuführung von Spannungen an jede der Zwischenstrecken
zwischen einer anfänglich gezündeten Hauptstrecke und einer nächsten benachbarten
Hauptstrecke gleichzeitig oder auf andere Weise derart erfolgt, daß diese Zwischenstrecken
nacheinander, beginnend mit der Zwischenstrecke, die neben der sich in anfänglicher
Entladung befindenden Hauptstrecke liegt, zünden, wodurch eine Entladung über diese
benachbarte Hauptstrecke erzielt wird.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher beschrieben
werden, die eine beispielsweise Ausführung der Erfindung darstellen.
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Fig. i zeigt prinzipiell eine Schaltung für eine gasgefüllte Kaltkathodenglimmentladungsröhre
einerAusführung, wie sie bereits früher beschrieben wurde; Fig. 2 zeigt eine andere
Möglichkeit der Ausführung einer derartigen bereits früher beschriebenen Röhre;
Fig. 3 zeigt die Abwandlung solcher bekannter Ausführungen für eine der Erfindung
entsprechende Röhrenschaltung, die ihren elektrischen Zustand durch gleichzeitige
oder sonstige Zuführung einer Mehrzahl von Spannungen ändern kann; Fig. 4a und 4b
stellen Impulsfolgen dar, die in der Anordnung nach Fig. 3 auftreten.
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Gemäß Fig. i ist bei einer bekannten Anordnung eine gemeinsame Anode
A 3 zwei Hauptkathoden K3 und K4 zugeordnet, zwischen denen sich eine Übergangskathode
TE i befindet. Diese letztere Elektrode weist eine Hauptfunktionsfläche 14 und eine
Zusatzfläche 15 auf. Wenn über die Strecke A 3-E3 eine Entladung ausgebildet
ist, bewirkt ein negativer Impuls, der der Übergangselektrode TE i von der Klemme
16 über den Kondensator C3 und die Widerstände R4 und R5 zugeführt wird, nacheinander
die Zündung der Strecken A 3-A 15, A 3-A 14 und schließlich A 3-K
4.
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Fig. 2 zeigt eine Abart der soeben beschriebenen bekannten Anordnung,
die darin besteht, daß die Übertragungselektrode TE2 nur aus der Zusatzfläche besteht.
Die Wirkungsweise beruht in ähnlicher Weise auf der Ionisationsbereichsvergrößerung
bzw. -kopplung. Die Zuführung eines negativen Impulses an die Übertragungselektrode
TE2 bewirkt die Zündung der Strecke A 3-K4, nachdem A 3-K3 anfänglich
leitend war.
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In Fig.3 ist eine der Erfindung entsprechende Sechselektrodenanordnung
dargestellt. Diese weist eine gemeinsame Anode A 3 auf, ferner die Kathoden K3 und
K 4 und Zm-ischenelektroden TE3, TE4, TE5. Die Zündspannung jeder Strecke sei mit
VB bezeichnet, wenn kein Einfluß von einer benachbarten Strecke vorliegt,
und mit VB i unter dem Einfluß einer Entladung einer benachbarten Strecke.
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Im folgenden sei angenommen, daß normalerweise ein Strom von der gemeinsamen
Anode A 3 zu der Kathode E 3 und dem Widerstand R 6 fließt. Ein derartiger Anfangsstrom
und die damit verbundene Entladung kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden.
Beispielsweise kann die Batterievorspannung in der Zuleitung von K3 größer (negativer)
sein als in der von K4. Dadurch wird die Zündspannung der Strecke A 3-K3 erreicht,
so däß diese zündet. Weiterhin kann ein Gleichrichter, der für den Entladungsstrom
der Strecke A3-K3 durchlässig ist, in die Leitung zwischen I13 und Erde eingefügt
werden und der Kathode K3 ein negativer Impuls zugeführt werden. Die Spannung über
die Strecke wird dann hinreichend anwachsen, um deren Zündurig zu bewirken, wenn
die Vorspannung groß genug ist, um die Entladung aufrechtzuerhalten. Der Strom dieser
ersten Entladung reduziert die Zündspannung der zweiten Strecke (A3-TE3) auf den
Wert VBi. Bei Erfüllung dieser Bedingungen bewirkt ein negativer Impuls, dessen
Amplitude größer als VBi-V (V = Anodenpotential) ist, die Zündung der zweiten Strecke.
Ohne Entladung an dieser zweiten Strecke würde zur Erzielung einer Zündung über
die dritte oder vierte Strecke (A3-TE4 oder A3-TE5) eine Spannung von mindestens
VB-V notwendig sein. Nach Ionisation dieser zweiten Strecke aber ist eine Spannung
von der Größe VB i-V zur Erzielung der Zündung der dritten Strecke hinreichend.
Hieraus ist ersichtlich, daß die für die Bewirkung einer Entladung über
A3-TE5 zulässige Toleranz in der Amplitude bei Zuführung von gleichzeitig
auftretenden oder unmittelbar aufeinanderfolgenden Impulsen an die Klemmen 16, 17
und 18 gleich VB-VB i ist. Zum Zwecke der Ausdehnung der Entladung von der vierten
zur fünften Strecke, z. B. A 3 - TE 5 zu
A 3-E4, ist, wie dargestellt,
die Kathode K4 negativ vorgespannt, um dieser letzten Strecke eine zwischen VB und
VB i liegende Spannung zuzuführen.
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Die Entladung kann von einer Strecke zur nächsten ausgedehnt werden,
sofern sich die eine Strecke in Entladung befindet oder sofern die Ionisation der
einen, bereits erloschenen Strecke noch so weit vorhanden ist, daß sie die Zündspannung
der nächsten Strecke beeinflußt. Der durch Vorspannung bewirkte Spannungsabfall
an einer Zwischenstrecke kann derart sein, daß am Ende eines zugeführten Impulses
kein Löschen der durch diesen bewirkten Entladung erfolgt, obwohl es vorgezogen
wird, daß die Entladung nur so lange andauert wie der Impuls. Die Ionisation bleibt
in der Nachbarschaft einer gelöschten Strecke noch kurze Zeit erhalten. Aus diesem
Grunde kann durch einen Impuls, der dem der ersten Strecke zugeführten Impuls unmittelbar
folgt, das Fortschreiten einer Entladung zur nächsten Strecke bewirkt werden.
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Einige typische Impulsfolgen, die den Zwischenelektroden zugeführt
werden und die Zündung der letzten Strecke A3-K4 bewirken, sind in Fig. 4a dargestellt.
Impulsfolgen, die keine Zündung der letzten Strecke bewirken, zeigt Fig. 4b.
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Einige typische Spannungswerte einer Röhre, wie sie im Zusammenhang
mit Fig. 3 beschrieben ist, und die eine Brennspannung von 170 V hat, sind
VB = 35o V, VB i = 25o V und V = 15o V.
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Die Zündung der A 3-E4-Strecke kann durch den über den Widerstand
Rio auftretenden Spannungsabfall erkannt werden. Vor einer erneuten Betätigung der
Anordnung muß die Entladung in der Röhre gelöscht sein. Das ist erreichbar durch
Zuführung eines negativen Impulses hinreichender Amplitude zur
Anode
A 3, wodurch die Spannung an jeder Strecke unter die Brennspannung reduziert wird.
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Da in der Anordnung die Zwischenelektroden gegenüber den Hauptkathoden
K3, K4 (Fig. 3) eine wesentlich kleinere Oberfläche haben, wird der Stromfluß bei
Entladungsübergang über die ersteren kleiner sein als wenn eine Hauptkathode leitet.
In einigen Fällen ist dies sehr vorteilhaft, besonders da hierdurch bewirkt wird,
daß die Steuerströme klein sein können im Verhältnis zu den. gesteuerten Belastungsströmen.
Wenn es erwünscht ist, können aber natürlich alle Haupt- und Zwischenelektroden
gleiche Flächenausdehnung haben.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, daß die Anfangsentladung in der Röhre
noch nach der Zuführung von Impulsen zu den Zwischenelektroden vorhanden ist. Unter
Bezugnahme auf Fig.3 sei jedoch verlangt, daß die Strecke A3-K3 erlischt, wenn für
die Strecke A 3-K4 die Entladungsbedingung erfüllt ist. Dieses Übertragungsverhalten
kann bei einer Röhre, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, erreicht werden durch Einfügung
eines Belastungswiderstandes in die Anodenleitung und von Kondensatoren parallel
zu den Widerständen in den Hauptkathodenleitungen. Ein Vorteil einer Übertragungsröhre
dieser Art besteht darin, daß auf diese Weise die Arbeitsbedingungen für die Strecken
A3-K3 und A3-K4 in eine flip-flop-Wirkung überwechseln, und zwar jedesmal, wenn
den Impulseingängen 16, 17, 18 Spannungen zugeführt werden, derart, daß die Zwischenstrecken
der Reihe nach, beginnend mit derjenigen, die der leitenden Hauptstrecke benachbart
ist, zünden.
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Die Kurvenformen der Impulse, die der Anordnung zugeführt werden,
müssen mit den Eigenschaften der Röhre in Einklang stehen. Sind beispielsweise die
Impulse sehr kurz, etwa i lis oder weniger, so wird es sich in der Praxis als schwer
erweisen, in der Röhre eine lückenlose Folge von Streckenzündungen zu erhalten,
und zwar infolge der Grenzen, die durch die Ionisations- und Entionisationszeiten
gesetzt sind, die abhängig sind von der Gasfüllung und der räumlichen Elektrodenanordnung.
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In der Beschreibung ist bis jetzt ausschließlich die Zuführung von
Spannungsimpulsen zu den Zwischenstrecken betrachtet worden. Die Erfindung hat aber
eine allgemeinere Anwendungsmöglichkeit als nur für Kurzdauerimpulsschaltungen.
Um zu erreichen, daß eine anfänglich sich entladende Hauptstrecke die Zündung einer
nächsten benachbarten, anfänglich nicht gezündeten Hauptstrecke bewirkt, muß die
Zuführung von Spannungen zu jeder der Zwischenstrecken grundsätzlich so erfolgen
daß diese Strecken der Reihe nach gezündet werden, beginnend mit der einen, die
der sich bereits entladenden Hauptstrecke benachbart ist. Das kann erreicht werden
mit Hilfe einer Anzahl von anderen Mitteln als die gleichzeitige oder unmittelbar
aufeinanderfolgende Zuführung von Impulsen. Im folgenden. seien beispielsweise die
drei Zwischenstrecken a, b und c betrachtet. Eine konstante Spannung, die
selbst nicht zur Zündung der Strecke ausreicht, könnte an b angelegt sein. Gleichzeitige
oder zeitlich etwas gestaffelte Spannungsimpulse, die darauf a und c zugeführt werden,
würden eine Entladung der drei Strecken der Reihe nach bewirken und damit die Zündung
einer anfänglich nichtleitenden Hauptstrecke.
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Eine andere Methode zur Erreichung des gleichen Zieles besteht darin,
an a und b durch in schneller Folge angelegte gleich hohe Spannungen
eine Entladung zu bewirken, während zur Zündung von c etwas später eine andere konstante
Spannung über c angelegt wird. Es ist dem Fachmann klar, daß demnach viele Anwendungsmöglichkeiten
bestehen, beispielsweise in automatischen Telefon- und Fernsteuersystemen, praktisch
immer beim gleichzeitigen oder beinahe gleichzeitigen Auftreten einer Mehrzahl von
Vorgängen, die meist augenblicklich angezeigt werden müssen.
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Aus Gründen der Einfachheit zeigt Fig. 3 lediglich zwei Hauptstrecken.
Innerhalb der gleichen Umhüllung können verschiedene Hauptstrecken enthalten sein,
wobei zwischen jedem benachbarten Paar Zwischenstrecken angeordnet sind. Die Zuführung
von Spannungen an aufeinanderfolgende Zwischenstrecken bewirkt die Zündung der betrachteten
Hauptstrecken der Reihe nach in der gleichen Richtung. Eine Zuführung in umgekehrter
Reihenfolge bewirkt in ähnlicher Weise die Wiederzündung derselben Hauptstrecken
in umgekehrter Richtung.