-
Binäre Zählschaltung Das Patent goo 587 befaßt sich mit der
Nachrichtenübermittlung mit Hilfe von Impulsen und betrifft insbesondere eine Schaltungsanordnug,
mit welcher eine Folge von Signalen in eine entsprechende vorbestimmte andere Folge
von Signalen umgeordnet wird.
-
Diese Schaltungsanordnung weist unter anderem einen Schaltungsteil
auf, derdazu dient, einen bestimmten Impulszug zu empfangen und diesen auf binärer
Grundlage zu speichern. Als Speichermittel werden für diesen, Zweck gasgefüllte
Entladungsrähren verwendet.
-
Die vorliegende Erfindung befaßt sich nun mit einer besonders vorteilhaften
Ausbildung eines solchen Schaltungsteils, der im Rahmen der dem Hauptpatent zugrundeliegenden
Schaltungsanordnung in besonders günstiger Weise verwendet werden kann.
-
Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist in einer elektrischen
Zählschaltung zu erblicken, .die einen Impulszug zu empfangen und in binärem Code
zu registrieren vermag und eine Mehrzahl von elektrischen Entladungsröhren aufweist.
Die Röhren sind paarweise miteinander verbunden, wobei jedes Paar eine Kippschaltung
darstellt. Die einzelnen Paare wiederum sind in Serie miteinander verbunden. Über
eine Zuführungsleitung werden die zu speichernden Impulse der Zählschaltung zugeführt.
Die Verbindungen zwischen der Schaltung und den Impulszuführungsleitungen sind
so
bemessen, daß diese auf die eintreffenden Im# pulse anspricht und eine Reihe von
Betätigungen einleitet, die zur Speicherung ider Impulse notwendig sind.
-
A,n Hand der in den Fig. i bis 3 dargestellten, Ausführungsbeispiele
wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben: In Fig. i ist eine binärre Zählschaltung
dargestellt, mit deren Hilfe bis zu sechzehn Impulse gezählt werden können. Dde
Röhren. der letzten beiden Stufen, dieser Zählschaltungen sind der Übersichtlichkeit
halber nicht (dargestellt, sie sind aber in der gl,#ichen Weise geschaltet wie die
Röhren -der ersten beiden Stufen.
-
Anfänglich werden. die jeweils linken Röhren TIO' T121 T14 und Tl.
durch eine der Rückstell-LeitungRL zugeführte positive Spannung leitend gemacht.
Diiese Spannung bewirkt überdie Gleichrichter MR., MR2 ... eine Zündung
ider Röhren T101 T12, T,4 und Tj..
-
Die zu zählenden Impulse werdender Zählschaltung durch einen Impulskontakt
ae, zugeführt, und zwar bei jedem Schließen des Kontaktes ein positiver Impuls,
Die Grundschaltung, der der Kontakt ael zugehört, hält idie Impulszuführungsleitung
normalerweise auf einem negativen Potential. Bei jedem Schließen von ae, wird,der
Uhlschaltung ein starker positiver Impuls zugeführt, und zwar wie zu ersehen ist,
allen Röhren'der Zählschaltung gemeinsam. Dieser Impuls g#1,angt unter anderem Über
den Kondensator C:, und die Widerstände R, und R2 bzw. den Widerstand R, an die
Röhren Tj. bzw. Til. Den Röhren T., und TI3 wird der Impuls über den Kondensator
C21 den Gleichrichter MR., den Kondensator C" und die Widerstände R4 und
R, bzw. R7 zu#geführt.
-
Wenn Ti. leitend, also T., unterbrochen ist, ist es unmöglich, daß
der den Röhren, T,2 und Ti. zu-
geführte Impuls eine Einwirkung ausüben kann"da
diese beiden Röhren durch eine Spannung vorbereitet sind, die über den Widerstand
R, von der Anodenschaltung der Röhre TIO zugeführt wird. Wenn die Anodenspannung
von T" klein ist, td. h. etwa -30 V betnägt, wie es der Fall ist, wenn sich
Tj. entlädt, whid der Tredbimpuls infolge dieser geringen, Spannung ander Verbindungsleitung
von R8 und C2 unwirksam. In der nächsten Stufe werden die Röhren T,4
und T,.. von einer Übereinstimmungsventilschaltung mit den Gleichrichtern MR4 und
MR" gesteuert, die mit iden Anoden id-er Röhren T., bzw. T,1 und dem Wilderstand
R9 verbunden sind, der seinerseits an einer Spannung von + 8o V liegt. Wenn, -nicht
sowohl MR4 als auch MR5 von )den Anoden der Röhren Tio und T., vorgespannt sind,
wird die Verbindung von MR4, MR5 und R, 'durch den Stromfluß durch MR4 und/,oder
_AIR , auf einer Spannung von etwa - 3o V gehalten. Hierdurch wird,
wie bei den Röhren Ti. und TU, bewirkt, daß ein den Röhren T14 und T15 zugeführter
Impuls unwirksam bleibt.
-
Die Steuerschaltung für die Röhren Tj. und T17
ist derart bemessen,
daß eine Impulsanlegung nur ,dann wirksam wird, wenn (die Röhren T.., T,2 und T14
gleichzeitig unterbrochen sind. Das wird durch ,eine Ventilschaltung mit dem Widerstand
Rio und ,den Gleichrichtern MR6 und MR7 erreicht, wobei MR6 PositiV vorgespannt
ist, wenn, sowohl MR4 als auch MR,5 positiv vorgespannt sind, d. h, wenn
sowohl Tl() als auch T:,2 unterbrochen sind, während MR7 Positiv vorgespannt wird,
wen-n T:,4 unterbrochen ist.
-
Die Auslöseelektroden aller Röhren liegen an 5o V, wodur(ih zwischen
Auslöstelektrode und Kathode jeweils eine Spannung von 5o V entsteht, ,die aber
zur Zünd:ung Ader Röhre nicht hinreichend ist. Die Anoden der Röhrenpaare sind über
Kondensatoren C4, C, usw. miteinander verbunden. Wenn eine Röhre, beispielsweise
Tio) sich entlädt, ist ihr Anadenpotential gering, so daß der Kondensator C4 aufgeladen
wird. Der nächste Impuls bewirkt eine Entladung von T"., wodurch sich deren Anodenpotential
vermindert und die Ladung an dem Kondensator derart geändert wird, daß an der Anode
der Röhre io ein starkeT negativer Impuls auftritt. Dadurch vermindert sich die
Anodenspannung von Ti, auf einen, Wert unter der Brennspannung, so da3 T., unterbrochen
wird und die Anodenspannung wieder expenentiell auf den vollen positiven Wert ansteigt.
Der nächste Impuls kehrt .die Entladungsverhältnisse um; er bewirkt in entsprechender
Weise eine Entladung von T,() und eine Unterbrechung von T", Auf diese Weise
bildet jedes Röhrenpaar eine Kippschaltung, die in, beiden Zuständenstabil ist.
-
Es sei angenommen, (daß der Zäfilschaltung ein Zug von neun
Impulsen zugeführt wird. Anfänglich befind ' en sich, wie beschrieben, die
Röhren T.0, TIV T14 und TI6 in Entladung. Die Anodenspannungen, betragen etwa
-30 V. Aus,diesem Grunde kann der ersite Impuls nur auf das Röhrenpaar Tj.,
Tj, einwirken, obwohl er den Steuerkreisen aller Röhren zugeführt wird.
-
Wie oben beschrieben, gelangt der erste Impuls über den Kondensator
C, zu dem Röhrenpaar TIO, T11, Da sich TA entlädt und T:,1 unterbrochen ist,
bewirkt dieser positive Eingangsimpuls, 'daß T,1 zündet u#nd Tj. durch Einwirkung
(des Kondensators G4 in der oben beschriebenen Weise unterbrochen wird.
-
Der nächste dein Röhrenpaar Tl(), T:" zugeführte Impuls kehrt wiederum
den Entladungszustand um und bewirkt eine Entladung an» Tlo. Am Anfangdieses Impulses
ist jedoch die Röhre T",unterbrochen, und ihre Anode kegt an der vollen positiven,
Spannung. Wie beschrieben, wird diese Spannung der Verbindung von R, und
C2 ZU-geführt, so daß dieser zweite Impuls auch auf das Röhrenpa,ar
T12, T,3 einwirkt. Demzufolge zündet T", während T12 durch Einwirkung von C., erlischt.
Durch diesen Impuls sd-nd also Tj, und T,() gezündet, während auf T14 und T", kein
Einfluß ausgeübt worden ist.
-
Der dritte dem Röhrenpaar Tioj Til zugeführte Impuls kehrt hier wiederum
den Entladungszustand um und bewirkt, daß sich T,1 entlädt. Da sich am Anfang (des
Impulses TIO entlädt, übt (der
Impuls auf das Röhrenpaar Tj., TI,
keinen Einfluß aus. Nun sind Ti. und Tj, gezündet, während T,4 und Ti. unbeeinflußt
sind.
-
Der vierte dem Röhrenpaar TNI T,1 zugeführte Impuls versetzt
wiederum Ti. in Entladung. Da am Anfang dieses Impulses T" unterbrochen ist, ,virkt
dieser Impuls auch auf das Röhrenplaar Ti., Ti. ein, kehrt dort die Entladungsbedingungen
um und bewirkt eine Entladung von TI.. Da am Anfang dieses Impulses nicht nur Tj.,
sondern auch Tj. unterbrochen und damit 'VR4 und MR" positiv vorgespannt sind, wirkt
dieser Impuls, wie beschrieben, auch auf das Röhrenpaar T.4, Tt. ein, kehrt dort
!die Entladungsbedingungen um und bewirkt, daß sich TI5 entlädt. Nun befinden sich
Tj., Tt. und T" in Entladung, während Tj. unbeeinflußt ist.
-
Der fünfte Impuls zündet nur Tll, wobei Tlo erlischt, so daß sich
TI6) TI5) T12 und T,1 entladen. Der sechste Impuls zündet, wie der zweite Impuls,
Tio und Tj.. jetzt entladen sich Tj., T15, T13
und Ti., Der siebente
Impuls zündet T,1, so daß nun T16, T151 TI3 und Til leitend sind.
-
Der achte Impuls zündet wieder, wie jeder geradzahlige Impuls, die
Röhre Tj.. Da die Röhre T" unterbrochen war, wirkt er auch auf das Röhrenpaar Tl.,
TI3 'ein und zündet T1,1 Da weiterhin auch T" unterbrochen war, zündet: er ebenfalls
T14 in der beschriebenen Weise. Schließlich war auch T14 unterbrochen. Hierdurch
wird bewirkt, daß dieser Impuls durch Einwirkung von MR" .I1R7 und J1R1, auch auf
das Röhrenpaar T"" T17
einwirkt und eine Zündung von T17 bewirkt. In
diesem Zustand sind T,71 T14, Tj. und Tj. leitend. Dies entsprichtder BittäTzahl
iooo, also der Zahl 8.
-
Der neunte und in diesem Beispiel letzte Impuls zündet Ti,' während
T17, T14, Tj. leitend bleiben, entsprechend dem binären Äquivalent iooi der Zahl
g.
-
Natürlich ist die Wirkungsweise für andere Impulsanzahlen gleich.
Auch kann das Prinzip sinn-U -"emä,ß, auf Zählschaltungen mit einer größeren An
zahl von Stufen ausgedehnt werden.
-
In einer üblichen binären Zählschaltung, in welcher alle Impulse nur
dem ersten Röhrenpaar zugeführt werden, müssen alle Überträge in Abhättgigkeit von
einem Impuls, im Falle von acht Impulsen von dem dritten, nacheinander auftreten.
Bei einer großen Anzahl von Stufen kann hierbei eine erhebliche Beschränkung,der
Arbeitsgeschwindigkeit der Zählschaltung hervorgerufen wer-den. Eine Einrichtung,
bei der alle notwendigen Überträge im wesentlichen gleichzeitig auftreten, vermeidet
natürlichdiese Begrenzung. Weiterhin wird die hohe Arbeitsgeschwindigkeit dadurch
unterstützt, daß sich in den Kathodenleitungen der Röhre keine Zeitkollstantenglieder
befinden, die in bekannten Zählschaltungen ebenfalls die Arbeitsgeschwindigkeit
begrenzen.
-
In, der Einrichtung nach Fig. 2 werden die Treibimpulse ebenfalls
allen Stufender Zählsriltaltung zugeführt, jedoch jede Stufe mit einer besonderen
Entlaidungsröhre versehen, die als Ventil für diese Stufe wirkt. Hierdurch werden
etwaige Nebenzünd,ungen von Röhren vermieden.
-
Es sei angenommen, daß sich die Röhren VJ, v32 V5 und
V7 in der Ruhelage in Entladung befinden. Dies wird durch eine Rückstelleinrichtung
bekannter Ausführung bewirkt, die allediese Röhren anfänglich zündet. Wenn,diese
Röhren leitend sind, und ihre Anodenspantlung etwa - 30 V beträgt, kannkeineder
Ventilröhren zünden. Deshalb wirkt ,der erste Impuls nur über R,1 auf V, ein, obwohl
er allen Stufen. der Zählschaltung zugeführt wird. Er bewirkt also eine Zündung
von V, und eine Löschung von V.. Bei Eintreffen des nächsten Impulses ist
V, unterbrochen, so daß die Auslöseelektrode von G, positiv ist. Es wird
also eine Zündung von Gl bewirkt und,damit ein Anstieg des Kathodenpotentials dieser
Röhre, das über Ri. der Röhre Vi zugeführt wird, so daß V, zünd#et und V, erkscht.
Der positive Spannungsimpuls an der Kathode von Gl wird ebenfalls der nächsten Stufe
zugeführt. Da V" leitend und deren Attodenspannung gering ist, ist der Gleichrichter
MR10 nicht positiv vorgespannt. Deswegen kann der Impuls vonder Kathode
G, nicht auf G2 einwirken, er wird aber über Rl, der Auslöseelektrode
von V4 zugeführt, die daraufhin zündet und eine Löschung von V, bewirkt. Nun befinden
sich also V4 und V, in Entladung.
-
Bei Eintreffen des nächsten, also dritten Impulses ist Vi leitend,
so daß dieser Impuls nur auf V, einwirkt und diese Röhre unter Löschung von Vi zündet.
Nun sind V4 und V2 leitend.
-
Der vierte Impuls findet V, unterbrochen vor und bewirkt demzufolge,
wie vorher beschrieben, eine Zündung der Röhre Gl und damit eine Zündung von
V, unter Löschung von V.. Der nun in beschriebener Weise an 'der Kathide
von Gl auftretende positive Impuls wird in der nächsten Stufe und über
C., R,4 und Rl, der Auslöseelektrode der Röhre G, zugeführt.
V, ist ebenfalls unterbrochen-. Ihre i#nodenspannung ist positiv und demzufolge
der Gleichrichterz11R1, positiv vorgespannt. Deshalb tritt an der Auslöseelektrode
von G2 ein positives Potential auf, und zwar zur gleichen Zeit, in
welcher der Treibimpuls der Anode von G, zuggeführt wird. Hierdurch wird
eine Zündung von G. bewirkt. Der Kathodenimpuls von G, bewirkt
entsprechend eine Zündung von V, und eine Löschung von T'4 und wird außerdem der
nächsten Stufe zugefuhrt. Hier zündet daraufhin V., während V" erkscht. Nun
befinden slich V6, V3 und V, in Entladung, V7 und V, sind noch
nicht beeinflußt worden, so,daß sich also V, entlädt. Die Ve,ntilröhren,
die bei Eintreffen eitles Impulses zünden, werden am Ende des Impulses wieder gelöscht,
da diesen Röhren außer den Treibimpulsen keine Anodenspannung zugeführt wird.
-
Die weitere Arbeitsweise des Zählers ist ähnlich wie die im Zusammenhamg
mit Fig. i be-
schriebene.
-
Es ist zu bemerken, daß die Ventilröhren einen Kathodenkreis mit einer
variablen Kathodenbelastung
aufweisen, der einem früheren Vorschlag
entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Einwirkung des Auslöseelektrodenpotentials
vernachlässighar ist, so daß die Kathode auf einer Spannung von -5oV gehalten wird,
an der sie über einen Gleichrichter liegt, so lange, bis die Röhre durch einen Impuls
an der Anode gezündet ist. Die Auslösekathodengleichrdchter idieser Ventilröhrenschaltungen
verhindern ein, Nebenzünden der Ventilröhre bei Auftreten eines negativen Impulses
von, einer der Zählröhren, Dies könnte möglicherweise das Auftreten einer Entladung
in der Ventilröhre bewirken.
-
Durch die Ventilröhre wird bewirkt, daß die Zündimpulse scharfe Kanten
haben und verhältnismäßig stark sind. Die Amplitude beträgt bei der ,dargestellten
Schaltung etwa 16o V. Die Impulslänge ist nur durch die verwendete Zählgeschwindigkeit
begrenzt, so daß sich also eine hohe Zählgeschwindigkeit erzielen läßt.
-
Auch die In Flig. 3 dargestellte Schaltung verwendet Ventilschaltungen
zwischen den einzelnen, Stufen. Sie wird anf änglich durch eine positive Spannung
an der Rückstelleitung RL in einen, Zustand versetzt, in welchem sich V,., V3,
V, und V7
entladen. Wie zu ersehen ist, werden- die positiven
Treibimpulse, den Steuerkreisen aller Stufen und aller Röhren zugeführt. Die Wirkungsweiee
ist ähnlich der der vorher beschriebenen Schafteinrichtung. Zur näheren Beschreibung
soll angenommen werden, daß der Schaftung ein Zug von neun Impulsen zugeführt
wird.
-
Wenn V, leitend und V2 unterbrochen ist, wird die hohe positive Spannung
an der Anode von V2 über R, dem Gleichrichter MR" zugeführt, der demzufolge um den
gesamten Betragder Spannung von 8o V vorgespannt ist. Hierdurch wird (die Auslöseelektrode
von Vi für,die Treibimpulse gesperrt. Wenn sich V, in Entladung befindet, so wird
M-R" von der Anode der Röhre V:, in gleicher Weise positiv vorgespannt.
-
Weiterhin ist zu ersehen, äaß die Impulse nicht auf das Röhrenpaar
V., V4 einwirken können" solange nicht V, unterbrochen ist und MR17 und MR,S
positiv vorspannt. Wenn V4 unterbrochen ist, bewirkt deren positive Anodenspannung
eine positive Vorspannung,des Gleichrichters MR". Das bewirkt"daß ein ankommender
Treibimpuls der Auslöseelektrode von V4 über C,(), MR_20, Cil und R18 zulgeführt
wird. Gleichzeitig ist V3 leitend und MR,1 demzufolge nicht positiv vorgespannt,
sodaß# ,der über C12 zugeleitete Impuls unwirksam wird, ,da er infolgedes
Stromflusses zur Anodeder Röhre V, absorbiert wird.
-
Die Ventilschaltungen, die die Auslösekreise des Röhrenpaares V",
V6 steuern, sind ähnlich ausgebildet. jede Ventilsöhaltung enthält
einen Gleichrichter, der positiv vorgespannt ist, wenn V, unterbrochen ist, und
einen Gleichrichter, der positiv vorgespannt ist, wenn V, unterbrochen ist.
-
Im folgenden solldie Wirkung näher beschrieben werden, die ein Impulszug
von neun Impulsen auf die Schaltung ausübt. Zu Beginn (des ersten Impulses sind
V" V3, V5 und V7 leitend. Dieser Impuls kann also nur auf V, einwirken.
Er zündet diese Röhre, worauf V., in der üblichen Weise gelöscht wird.
-
Der zweite Impuls findet V, unterbrochen vor. Der Gleichrichter MR16
ist demzufolge positiv vorgespannt undhält den, Impuls von der Auslöseelektrode
der Röhre V2 fern. Da sich V2 entlädt, ist MR1,5 nicht positiv vorgespannt, so idaß
der Impuls auf V,_ einwirkt und deren Zündung ünd eine Löschung von V2 bewirkt.
Da V, anfänglich unter--brochen ist, sind die GleichrichterMR 17 und MR"
positiv vorgespannt. Da auch MR,9 infolge Unterbrechung von V4 positiv vorgespannt
ist, gelangt der Impuls über Cio) MR20 USW. zur Auslöseelektrode von V4. Demzufolge
zündet V4, während V, erlischt. Nun sind V7, V5, V4 und V,
leitend.
-
Der dritte Impuls zündet V, in der gleichen Weise wie der erste Impuls.
Er hat aber wegen anfähglicher Entladung von T7, keinen Einfluß auf das Röhrenpaar
V3, V4. Am Endedieses Impulses sind V., V5, V4 und V2
leitend.
-
Zu Beginn des vierten Impulses ist V:, unterbrochen und wird gezündet.
Ferner wird dieser Impuls, wie (der zweite Impuls, dem Röhrenpaar V", V4 zugeführt,
jedoch ist V, unterbrochen und damit MR., positiv vorgespannt. Da ebenfalls
MR17 Von V, positiv vorgespannt ist, bewirkt der Impuls eine Zündung von V" und
eine Löschung von V4. Zu B,egdnn des Impulses war V, unterbrochen und
da-
mit die Gleichrichter MR22 und MR,3 (wie auch MR 17 und MR1,) positiv
vorgespannt und durch anfängliche Unterbrechung von V, ebenfalls die Gleichrdchter
MR24 und MR2.. Demzufolge wird .der Impuls ebenf alls zum Röhrenpaar V., V6 geleitet.
Da V, unterbrochen und MR26 PoSitiV vorgespannt ist, bewirktder Impuls eine
Zündung von VO und eine Löschung von V", so daß nun V7, Vr, V3 und V, leitend
sind.
-
Der fünfte Impuls -zündet V2 in der gleichen Weise wie der erste Impuls.
Da V, am Anfang des Impulses leitend war, wirktdieser auf die übrigen Stufen nicht
ein. In diesem Zustand sind V7, V6,
V3 und V2 leitend.
-
Der sechste Impuls zündet die unterbrochene Röhre V, und ebenfalls
die Röhre V, in der gleichen Weise wie der zweite Impuls, so,daß sich
V7, V6,
V4 und V,. in. Entladung befinden.
-
Der siebente Impuls zündet wiederum V2 in der gleichen Weise wie der
erste Impuls.
-
Durch den achten Impuls wer-den wieder V, und V" gezündet. Der Impuls
wird auch dem Röhrenpaar V., V6 in beschriebener Weise zugeführt und
zündet V""da MR27 wegen der anfänglichen Unterbrechung von V., positiv vorgespannt
ist. Der hierbei der Röhre V" zugeleitete Impuls gelangt schließlich zur Röhre V,3,
die ebenfalls gezündet wird. In diesem Zustand sind V., V5, V3 und
V, leitend. -
Der neunte Impuls schheßlich zündet wiederum V2 inder gleichen
Weise wie,der-erste Impuls. Am Ende dieses neunten Impulses sind also
VS, V5, V3
und V, leitend.
Bei Zuführung einer größeren
Anzahl von Impulsen spricht die Züfilschaltung, in ähnlicher Weise an. Es sei bemerkt,
daß die Schaltung nach Fig. 3 im Gegensatz zu den anderen beiden Schalteinrichtun--en
nicht ohne weiteres durch weitere Stufen ergänzt werden kann, da V7 nur durch das
Rückstellpotential gezündet werden kann. Wenn dies erwünscht ist, muß das Röhrenpaar
T'7, V" in der prinzipiell gleichen Weise durch Ventilschaltungen gesteuert werden
wie das Röhrenpaar v51 VO-Weiterhin sei bemerkt, daß bei Zünd-ung von
V,
durch eine entsprechende Spannung auf der Rückstelleitung keine Zün#dung
von V, bewirkt wird, da diese positive Rückstellspunnung den Gleichrichter
JIR., positiv vorspannt, so daß sie auf V, keinen Einfluß hat.