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Vorrichtung mit wenigstens einer Glimmentladungsröhre, die unter anderem
eine Anode und eine Anzahl für die Entladung beliebig auswählbarer Hauptkathoden
enthält Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere für Zähl- und verwandte
Schaltungen, mit wenigstens einer Glimmentladungsröhre, die unter anderem eine Anode
und eine Anzahl Hauptkathoden enthält, von denen eine für die Entladung beliebig
auswählbar ist und bei der die Entladung durch den Hauptkathoden entsprechende Öffnungen
in einem Schirm hindurch verläuft, der sich zwischen den Kathoden und der Anode
befindet, wobei die Form der Kathoden und bzw. oder der Öffnungen im Schirm derart
gestaltet ist, daB bei der auftretenden Stromstärke die Entladung an einem bestimmten
Teil der Kathode brennt und wobei ein an eine Anzahl Steuerelektroden angelegter
Impuls die Entladung um eine Kathode weiterrücken läBt. Die Erfindung betrifft weiter
eine Glimmentladungsröhre für eine solche Vorrichtung.
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Oft werden hierbei die Kathoden über den Umfang eines Kreises verteilt,
so daB die Entladung im Kreise herum laufen kann. Derartige Röhren werden als Ringzählröhren
bezeichnet. Die Anzahl der Impulse, die von einer Röhre gezählt werden können, ist
abhängig von der Zahl der Hauptkathoden. Eine Röhre mit zehn Hauptkathoden kann
also in einem Dezimalsystem zählen. Eine einzige Röhre kann jedoch in einem Dezimalsystem
nur eine Dezimalstelle erfassen, und jede weitere Dezimalstelle erfordert eine zusätzliche
Röhre.
Die bisher bekanntgewordenen Röhren und- Vorrichtungen benötigen
jedoch als Verbindungsglied zwischen den die verschiedenen Dezimalstellen erfassenden
Röhren eine Gas- oder Vakuumentladungsröhre, was die Vorrichtung verteuert und kompliziert.
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Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der obenerwähnten Art zu
schaffen, bei der sich die den aufeinanderfolgenden Dezimalstellen zugeordneten
Glimmentladungsröhren ohne Gas- oder Vakuumentladungsröhren miteinander koppeln
lassen.
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Bei einer Vorrichtung, insbesondere für Zähl- und verwandte Schaltungen,
mit wenigstens einer Glimmentladungsröhre, die unter anderem eine Anode und eine
Anzahl Hauptkathoden enthält und in der die Entladung zwischen Anode und einer der
Hauptkathoden beliebig durch den Hauptkathoden entsprechende Öffnungen in einem
Schirm hindurch brennen kann, der sich zwischen den Kathoden und der Anode befindet,
wobei die Form der Kathoden und bzw. oder der Öffnungen im Schirm derart gestaltet
ist, daß bei der sich ergebenden Stromstärke die Entladung an einem bestimmten Teil
der jeweiligen Kathode brennt und wobei jeweils der nicht von der Entladung benutzte
Teil einer Kathode an den von der Entladung benutzten Teil einer benachbarten Kathode
grenzt, und umgekehrt, und wobei ein an eine Anzahl Steuerelektroden angelegter
Impuls die Entladung um eine Kathode weiterrücken läßt, ist gemäß der Erfindung
zwischen den Kathoden und dem Schirm eine Anzahl vorzugsweise stabförmiger Koppelelektroden
angebracht, die sich ungefähr am positiven Ende des Kathodenfalles befinden und
im wesentlichen parallel zum Schirm jeweils von dem von der Entladung benutzten
Teil einer Kathode bis zum nicht von der Entladung benutzten benachbarten Teil der
nächsten Katbode erstrecken und mit ihren Enden zu den Kathoden hin gerichtet sind,
wobei zwischen dem Schirm und der Anode vor jeder Öffnung eine Steuerelektrode angenähert
auf der kürzesten Verbindungslinie zwischen der Anode und dem Ende einer Koppelelektrode
vor dem nicht benutzten Teil einer Kathode angeordnet ist und wobei der Schirm und
die Steuerelektroden an einer niedrigeren Gleichspannung liegen als die Anode und
die Koppelelektroden nicht an einer bestimmten Spannung liegen oder aber über einen
hohen Widerstand mit der an negativer Spannung bzw. Erdpotential liegenden Klemme
der die Röhre speisenden Spannungsquelle verbunden sind, so daß sie das Potential
der Hauptentladung, in der-sie sich befinden, annehmen und der nächsten Hauptkathode
eine- Hilfsentladung zuführen.
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Im Entladungsraum einer Glimmentladung zwischen zwei flachen oder
schwach gekrümmten Elektroden ist die Feldstärke in einem verhältnismäßig kleinen
Gebiet in der Nähe der Kathode groß und nahezu konstant, in einem verhältnismäßig
großen Gebiet vor der Anode gering und gleichfalls nahezu konstant. Zwischen den
beiden erwähnten Bereichen liegt ein kleines Übergangsgebiet von der großen zur
geringen Feldstärke, das vorstehend als das positive Ende des Kathodenfalles bezeichnet
ist, und hier befinden sich also die Koppelelektroden gemäß der Erfindung. Werden
mehrere Röhren in Reihe geschaltet, sc wird eine der über einen hohen Widerstand
mit dei an negativer Spannung bzw. Erdpotential liegender. Klemme der Spannungsquelle
verbundenen Koppelelektroden mit einer Ausführung versehen und übel einen Kondensator
mit den Steuerelektroden dei nächsten Röhre verbunden.
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Um das Weiterlaufen der Entladung an den Kathoden entlang sicherzustellen
und unnötige Impulse an der mit einer Ausführung versehenen Koppelelektrode zu vermeiden,
werden die Hauptkathoden abwechselnd miteinander verbunden und j ede dieser Kombinationen
über einen Widerstand mit parallel geschaltetem Kondensator mit der an negativer
Spannung bzw. Erdpotential liegenden Klemme der Spannungsquelle verbunden, wobei
die zu den mit einer Ausführung versehenen Koppelelektroden gehörende Kathode gesondert
über eine Kombination von Widerstand und Kondensator an der an negativer Spannung
bzw. Erdpotential liegenden Klemme der Spannungsquelle liegt. Beim Übergang der
Hauptentladung von einer Kathode auf die folgende nimmt die nächstfolgende Koppelelektrode
das Potential der Entladungsstrecke an, wodurch nicht nur eine neue Hilfsentladung
eingeleitet wird, sondern auch dieser Koppelelektrode eine Impulsspannung entnommen
werden kann. Diese Impulsspannung wird dazu benutzt, um eine nachfolgende Röhre
zu steuern oder in irgendeiner Weise anzuzeigen, daß die erste Röhre einen Zählkreislauf
vollendet hat.
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Die Widerstands-Kondensator-Schaltung zwischen den verschiedenen Kathoden
und der an negativer Spannung bzw. Erdpotential liegenden Klemme der Spannungsquelle
dient dazu, an der Kathode nach dem Erlöschen der Entladung einige Zeit lang eine
gegenüber der nächsten Kathode positive Spannung aufrechtzuerhalten., so daß sich
die Entladung an der nächsten Kathode aufbauen kann und nicht zur ersten Kathode
zurückkehrt.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig.
z einen Teil des in Abwicklung dargestellten Elektrodensystems einer-Dezimal-Ringzählröhre
zeigt, von der gemeinsamen Anode aus in der Richtung auf die Kathoden zu gesehen,
, Fig. 2 die Abwicklung eines senkrecht zur Achse dieses Systems geführten Schnittes
hierdurch darstellt, Fig. 3 einen Schnitt durch die Achse des Systems zeigt, Fig.
q. und 5 sich nur durch die Form der Schirmöffnungen und der Kathoden von Fig. z
und 2 unterscheiden, Fig. 6 eine Schaltung mit Röhren gemäß der Erfindung darstellt.
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In Fig. _, 2 und 3 ist die gemeinsame Anode z als Scheibe ausgebildet.
Um die Anode herum sind eine Anzahl Kathoden angeordnet, die in den Fig. z und 2
mit 2" 2-, 2I,', 2,v bezeichnet sind, während in Fig. 3 die Kathoden allgemein das
Bezugszeichen 2 tragen.
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Die Kathoden weisen einen schmalen geraden Teil a und einen größeren
gekrümmten Teil b auf. Zwischen
den Kathoden?, und der Anode i sind
eine Anzahl Koppelelektroden 3 angeordnet, die in den Fig. i und 2 mit 31, 311 3IIZ,
31v bezeichnet sind. Eine jede dieser Koppelelektroden erstreckt sich von dem gekrümmten
Teil einer Kathode bis zum geraden Teil a der benachbarten Kathode, und die abgebogenen
Enden der Koppelelektroden sind zu den Kathoden hin gerichtet.
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Zwischen den Koppelelektroden 3 und der Anode i befindet sich ein
zylindrischer Schirm q. mit einer rechteckigen Öffnung vor j eder Kathode, die mit
51 bzw. 511,
5"1, 51v bezeichnet ist. Zwischen dem- Schirm q. und der Anode
i und radial vor den in der Nähe der schmalen Teile a der Kathoden angeordneten
Enden der Koppelelektroden 3 befindet sich eine Anzahl stabförmiger, mit 61, 611,
6111 61v bezeichneter Steuerelektroden 6. Sämtliche Elektroden sind in einem Glaskolben
7 zwischen zwei Glimmerplatten 8 eingeschlossen. Die Röhre ist mit einer Edelgasmischung
aus 5o °/o Argon und 5o °/o Neon unter einem Druck von 15 mm Quecksilbersäule gefüllt.
Im Betrieb wird die Röhre an eine Anodenspannung von 250 V angeschlossen,
und der Schirm q. und die Steuerelektroden 6 werden auf + 75 V gehalten. Die mit
einem geradzahligen Bezugszeichen versehenen Kathoden liegen über eine Kombination
eines Widerstandes und eines Parallelkondensators an der an negativer Spannung bzw.
Erdpotential liegenden Klemme der Anodenspannungsquelle, und das gleiche ist der
Fall mit den mit ungeradzahligen Bezugszeichen versehenen Kathoden, wobei die nicht
mit einem Bezugszeichen versehene Kathode, die auch wohl als Nullkathode bezeichnet
wird, einzeln über eine ähnliche Kombination an der an negativer Spannung bzw. Erdpotential
liegenden Klemme liegt.
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Brennt in der Röhre nach Fig. = und 2 die Entladung anfangs zwischen
der Anode i und der Kathode 21, so verläuft,.wenn nur die Stromstärke über diejenige
hinausgeht, bei der der Teil a der Kathode völlig mit Glimmlicht überzogen ist,
die Entladung völlig nach dem Teil b der Kathode 21.
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Infolge des in die Kathodenleitung eingefügten Widerstandes ist bei
brennender Entladung das Potential der Kathode 21 um V1 Volt höher als dasjenige
der benachbarten Kathode. Beträgt der Kathodenfall der Entladung V2 Volt, so beträgt
das von der Koppelelektrode 31 angenommene Potential gegenüber dem Teil a der Kathode
211 V1 + V2 Volt, und infolgedessen kommt ein geringer Entladungsstrom zwischen
der Koppelelektrode 31 und dem Teil a der ', Kathode 211 zustande. Wäre der Schirm
q. nicht vorgesehen, so würde zwischen der Anode i und der Kathode 211 der volle
Entladungsstrom übergehen und die Entladung nach Kathode 21 erlöschen, worauf sich
dies gleich zwischen der Koppelelektrode 311 und 2111 wiederholen würde. Der Schirm
q. verhütet jedoch, daß die Entladung selbsttätig von einer Kathode zur anderen
übergeht. Die Steuerelektrode 6, die normalerweise eine positive Spannung von 75
V aufweist, erhält positive Steuerimpulse von 5o bis ioo V mit einer Dauer von io
bis ioo Mikrosekunden. Bei einem solchen positiven Steuerimpuls, der die Steuerelektroden
bis in die Nähe der Anodenspannung bringen kann, geht die Hilfsentladung zwischen
dem nicht in der Hauptentladung befindlichen Teil der Koppelelektrode und dem schmalen
Teil der Kathode in eine Hauptentladung über, und die zuerst brennende Hauptentladung
erlischt. Die Entladung ist also bei einem einzigen Impuls an den Steuerelektroden
um einen Schritt weitergerückt und geht bei jedem weiteren Impuls je um einen Schritt
weiter in der Richtung des Pfeiles A gemäß Fig. i. Die Zahl der gezählten Impulse
kann dabei durch die Stelle der Entladung gekennzeichnet sein oder dadurch, daß
gegebenenfalls die Koppelelektroden mittels einer Ausführung mit einer geeigneten
Anzeigevorrichtung verbunden werden.
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In den Fig. q. und 5 sind die den Fig. i und 2 entsprechenden Teile
mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei jedoch die Buchstaben a und
b zu
dem schmalen bzw. dem runden Teil der schlüssellochförmigen Öffnungen
im Schirm hinzugesetzt sind. Die Kathoden 2 sind flach. Hier muß die Stromstärke
so groß sein, daß die Entladung sich von selbst in den runden Teil des Loches gibt.
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Die Schaltung nach Fig. 6 weist zwei hintereinandergeschaltete Zählröhren
auf, nämlich die Röhre 7 und die Röhre 7o, so daß bis zu einhundert Impulse gezählt
werden können. Dabei zählt die Röhre 7 die Einer und die Röhre 7o die Zehner, wenn
sämtliche Röhren zehn Kathoden enthalten, von denen in der Zeichnung jedoch Übersichtlichkeitshalber
nur die Nullkathode und die Kathoden I bis IV dargestellt sind. Die Röhre 7 enthält
eine Anode i und zehn Kathoden 2, 21, 211 usw. Zwischen je zwei Kathoden ist eine
Koppelelektrode angeordnet, und zwar 3 zwischen den Kathoden 2 und 21, 31 zwischen
den Kathoden 21, und 2I1 usw. Zwischen den Kathoden 2 und der Anode i befinden sich
außer einem Schirm q. auch die zehn Steuerelektroden, die als eine Linie dargestellt
und mit 6 bezeichnet sind. Die Elektroden-der zweiten Röhre 7o sind entsprechend
bezeichnet, es ist jedoch jeder Ziffer noch eine o hinzugefügt. Die. Anode i der
ersten Röhre 7 ist über einen Widerstand 17 von 50 000 Ohm mit der Plusklemme
32 einer Spannungsquelle von 25o V verbunden, deren Minusklemme mit 31 verbunden
ist. Die Steuerelektroden 6 liegen über einen Widerstand 18 von io Megohm an der
Klemme 33, die gegenüber der Klemme 31 eine positive Spannung von 75 V aufweist.
Der Schirm q. ist über einen Widerstand ig von 50 000 Ohm gleichfalls mit
der Klemme 33 verbunden. Die ungeradzahligen Kathoden sind gemeinsam über den Widerstand
ix von 50 000 Ohm mit parallel geschaltetem Kondensator 1q von o,oo2 ,uF
mit der an negativer Spannung bzw. Erdpotential liegenden Klemme 31 verbunden, an
der auch die geradzahligen Kathoden über einen Widerstand 12 mit parallel geschaltetem
Kondensator 15 liegen, die die gleichen Werte aufweisen. Die Nullkathode 2 ist über
eine gleiche Widerstands-Kondensator-Kombination 13, 16 mit der Klemme 31 verbunden.
Für die zweite Röhre 7o gelten bezüglich der Schaltelemente die gleichen Bezugsziffern
wie für die Röhre 7, jedoch mit einer Null dahinter. Die Eingangsklemme für die
Röhre 7 ist
mit 34 bezeichnet, und die Koppelelektrode 3 ist über
einen Widerstand 38 von ro Megohm mit der Klemme 31 verbunden. Zwischen der
Koppelelektrode 3 und der Eingangsklemme 34o der Röhre 7o liegt ein Kondensator
9 von zoo pF. Die Koppelelektrode der Röhre 7o ist über einen Widerstand
380
von gleichfalls zo Megohm mit der Klemme 31 verbunden. Der Ausgangskondensator
ist mit 9o bezeichnet und die Eingangsklemme einer gegebenenfalls folgenden Röhre
mit 3400. Bei Inbetriebnahme der Zählschaltung soll sowohl nach der Kathode 2 als
auch nach der Kathode 2o eine Entladung brennen, was in bekannter Weise erzielbar
ist. Bei einem ersten Impuls an der Klemme 34 rückt die Entladung in der Röhre 7
um eine Kathode weiter von 2 nach 2I. Beim zehnten Impuls kehrt die Entladung nach
der Kathode 2 zurück, wodurch sich an der Koppelelektrode 3 ein schneller Spannungsanstieg
gegenüber der Klemme 31 dadurch ergibt, daß sie beim Übergang der Entladung zur
Kathode 2 deren Potential annimmt und darauf noch einen langsamen Spannungsanstieg
erfährt, da der Kondensator 16 aufgeladen -wird. Der schnelle Spannungsanstieg wirkt
als Impuls über den Kondensator 9 auf die Steuerelektroden 6o der Röhre 70, so daß
die Entladung von der Kathode 2o auf die Kathode 2o= übergeht. Die sich bei weiteren
Impulsen abspielenden Vorgänge verlaufen in der bereits beschriebenen Weise.