DE936067C - Elektrischer Impulszaehler mit gleichstrombetriebener Glimmentladungsroehre - Google Patents

Elektrischer Impulszaehler mit gleichstrombetriebener Glimmentladungsroehre

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DE936067C
DE936067C DEI2982A DEI0002982A DE936067C DE 936067 C DE936067 C DE 936067C DE I2982 A DEI2982 A DE I2982A DE I0002982 A DEI0002982 A DE I0002982A DE 936067 C DE936067 C DE 936067C
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DE
Germany
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cathode
discharge
cathodes
glow
anode
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Expired
Application number
DEI2982A
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English (en)
Inventor
Nathaniel Brackett Wales Jun
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IBM Deutschland GmbH
Original Assignee
IBM Deutschland GmbH
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/38Cold-cathode tubes
    • H01J17/48Cold-cathode tubes with more than one cathode or anode, e.g. sequence-discharge tube, counting tube, dekatron
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/007Sequential discharge tubes

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  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)

Description

  • Elektrischer Impulszähler mit gleichstrombetriebener Glimmentladungsröhre Jedes Gerät, das eine Anzahl verschiedener Gleichgewichtsstellungen einnehmen kann, ist zur Zifferndarstellung oder Vielfachumschaltung in Ziffern-Rechenmaschinen geeignet.
  • Die Erfindung verwendet für diesen Zweck ein Gasentladungsgerät, bei dem die Entladung unter Impulssteuerung durch einfache Hilfsmittel aus einer Gleichgewichtslage in die nächste übergeführt wird. Da die elektrischen Bedingungen aller Gleichgewichtslagen die gleichen und nicht fortschreitend unterschiedlich sind, ist eine kreislaufförmige Arbeitsweise dieser Glimmröhre als -vorzugsweise dekadische-Impulszählerstelle ohne besondere Rückstell- oder Löschmaßnahmen möglich.
  • Es ist ein elektrischer Impulszähler mit einer gleichstrombetriebenen Glimmentladungsröhre bekanntgeworden, die mehrere Kathoden und eine allen Kathoden gemeinsame Anode aufweist, und bei welcher mit jeder Zuführung eines elektrischen Impulses die zwischen einer der Kathoden sich entwickelnde Glimmentladung schrittweise jedesmal auf eine Nachbarkathode und nach dem Erreichen der letzten Kathode auf die benachbarte Anfangskathode springt und in welcher fernerhin die Ent- Ladung der verlassenen Kathode bei jedem durch den Zählimpuls ausgelösten Entladungsbewegungsschritt gelöscht wird.
  • Die Weiterbildung der bekannten Vorrichtung hinsichtlich Betriebssicherheit und exakter Arbeitsweise ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe. Für eine solche Vorrichtung besteht die Erfindung in einer solchen Ausbildung und Anordnung gerichteter Kathoden, daß die Entladungsstrecke zwischen Kathode und Anode bei zunehmendem Glimmstrom größer wird und daß beim Übergang der Entladung auf die Nachbarkathode die dann vorionisierte Entladungsstrecke wiederum, von einem kleineren Wert ausgehend, mit zunehmendem Glimmstrom anwächst usf.
  • Durch die Verwendung gerichteter Kathoden in Verbindung mit einer ionischen Kopplung von Kathode zu Kathode beim Übergang der Glimmentladung von Kathode zu Kathode und mit der selbsttätig einsetzenden Verkürzung der Entladungsstrecke, die jedesmal beim Übergang von einer Kathode zur Nachbarkathode eintritt, wird gegenüber dem Bekannten bei der Erfindung erreicht, daß die Glimmentladung, auf einen kleinen Bereich konzentriert, exakt mit jedem Zählimpuls von Kathode zu Kathode weitergeleitet wird und die unerwünschte gleichzeitige Glimmentladung mehrerer oder sogar aller Entladungsstrecken in besonders einfacher Weise vermieden wird. Durch die geometrische Form und Anordnung der Kathoden ist Richtungssinn bzw. der Umlaufsinn der Wanderentladung eindeutig festgelegt.
  • Der Grundgedanke dieser Weiterleitung der Gasentladung auf die nächste Kathode beruht auf der Tatsache, daß eine Gasentladung abwechselnd ausschließlich zwischen einer von zwei Elektroden (Kathoden) und einer gemeinsamen dritten Elektrode (der Anode) z. B. durch Vorschalten eines gemeinsamen Reihenwiderstandes erzeugt werden kann und jeweils auf diejenige Kathode übergeht, die gegenüber der gemeinsamen Anode die größere Potentialdifferenz besitzt, vorausgesetzt, daß in der Gasstrecke zwischen der gemeinsamen Anode und dieser Kathode größeren Potentials eine entsprechende Anzahl in irgendeiner Quelle erzeugter Ionen vorhanden ist. In der Anordnung nach der Erfindung wird nun das Kathoden-Anoden-Potential der Nachbarkathoden neben der gerade die Entladung führenden Kathode gegenüber dem der Entladekathode dadurch erhöht, daß jede Kathode mit einem besonderen Reihenwiderstand versehen ist. Wenn nämlich der Entladestrom durch den betreffenden Reihenwiderstand fließt, so drückt er das Potential der gezündeten Kathode unter das der benachbarten Kathode. Dieser Zustand ist bei richtiger Wahl der Reihenwiderstände so lange stabil, bis auf irgendeine Weise eine Ionenwolke in die Entladungsstrecke einer der anderen Kathoden gebracht wird.
  • Erfindungsgemäß wird die zur Weiterleitung der Entladung zur Nachbarkathode dort notwendige Ionenwolke erzeugt durch Vergrößerung der Kathodenglimmschicht der jeweils gezündeten Kathode in Verbindung mit einer solchen Ausbildung und reihenförmigen, vorzugsweise ringförmigen Anordnung der langen Stab- bzw. Draht-Kathoden, daß deren Zündpunkt, das ist die Stelle geringsten Abstandes von der Anode, sich an dem freien Ende jedes Kathodendrahtes befindet. Von diesem Zündpunktende an bis zur Einschmelzstelle im Röhrenkolben nimmt der Abstand des Kathodendrahtes von der Anode zu, und in der gleichen Richtung dreht sich auch das Kathoden-Glimmlicht bei geeignetem Druck der Gasfüllung mit zunehmendem Entladestrom aus. Dabei nähert sich die Glimmschicht nun stärk dem Zündpunktende der einen Nachbarkathode, das in den größeren Zwischenraum zwischen dem Einschmelzende der leitenden Kathode und der Anode hineinragt, wodurch die Umgebung des Zündpunktendes dieser Nachbarkathode mit Ionen angereichert und dadurch deren erforderliche Zündspannung wesentlich herabgesetzt wird.
  • Während normalerweise die Glimmschicht durch den gemeinsamen Reihenwiderstand auf einen kleinen Bereich in der Nähe des Zündpunktes beschränkt wird, erhält sie die eben erläuterte größere Ausdehnung zur Weiterleitung der Entladung durch Überlagerung des normalen Entladestromes mit einem Steuerstromimpuls, beispielsweise mittels eines an den Reihenwiderstand gelegten Spannungsimpulses. Die durch dieses erweiterte. Glimmlicht ionisierte Entladungsstrecke der Nachbarkathode zündet infolge ihrer durch den gleichen Spannungsimpuls noch weiter vergrößerten höheren Spannung ebenfalls und übernimmt ihrerseits die Entladung, während die Vorgänger-Entladungsstrecke infolge des erhöhten Spannungsabfalles am gemeinsamen Vorwiderstand erlischt.
  • Um nach dieser Weiterleitung der Entladung zur Nachbarkathode einen stabilen Entladungszustand sicherzustellen; besitzt jeder einzelne Kathodenwiderstand einen Parallelkondensator, so daß Ausgleichs- oder Schwingvorgänge verhindert werden. Deshalb muß die Länge der Eingangsimpulse unter Berücksichtigung der Zeitkonstante dieser RC-Kathodenglieder gewählt werden.
  • Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. r eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Glimmröhre nach der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ringförmigen Glimmröhrenausführung für dekadische, schrittweise umlaufende Arbeitsweise, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Glimmröhrenausführung und Fig. q. einen waagerechten Schnitt durch dieselbe Röhre nach Fig. 3.
  • Der Glaskolben r in Fig. r ist mit einem Gas von derart verringertem Druck gefüllt, däß sich Kathodenglimmlicht ausbilden kann. Als Gasfüllung kann man Neon, Wasserstoff oder ein anderes Gas oder eine Gasmischung verwenden, die nicht das Elektroden- oder Kolbenmaterial angreift. Die gemeinsame Stabanode 2 erstreckt sich fast über die gesamte Länge der zylindrischen Röhre und wird durch eine Einschmelzung herausgeführt und mit der Batterie 7 sowie dem Reihenbegrenzungswiderstand 8 verbunden.
  • Die Kathoden 3, 4, 5 und 6 (Fig. i) mit radialen Einschmelzungen sind in der Röhre mit flacher Neigung gegen die Anode 2 in gleicher Richtung abgewinkelt und enden an den Zünd- bzw. Entladungsstrecken 3', 4, 5' und 6'. Die räumliche Abmessung und Anordnung dieser Elektroden ist derart, daß die Zündstrecke q.' der Kathode 4 unterhalb oder in der Nähe des Knicks oder Fußes der Kathode 3 liegt, und ähnlich liegen die Zündstrecken 5' und 6' unter den Fußpunkten der Kathoden 4 bzw. 5. Die Entladungsstrecke jeder Kathode befindet sich also in der Nähe desjenigen Teiles der Nachbarkathode, bis zu dem sich erst bei Erhöhung des Entladungsstromes dieser Nachbarkathode deren Glimmschicht erstreckt. Jede dieser Kathoden 3, 4, 5 und 6 ist mit einer eigenen Parallelschaltung aus einem Widerstand io und einem Kondensator i i verbunden, deren andere Enden miteinander und mit dem Begrenzungswiderstand 8 in Verbindung stehen. Der normalerweise geschlossene Schalter 12 dient zur Einleitung der Entladung an Kathode 3.
  • Beim Öffnen des Schalters 12 (Fig. i) setzt an der Kathode 3 eine Entladung ein. Bei geeigneter Wahl der Widerstände 8 und io, der Batteriespannung von 7 sowie des Gasdruckes und der Elektrodenabstände in der Röhre wird die Entladung auf ein Kathodenglimmen nur an der Spitze der Kathode 3 begrenzt. Unter diesen Umständen ist die Entladung an der Kathode 3 stabil und setzt sich auch nach dem Schließen des Schalters 12 so lange fort, wie der durch den Entladungsstrom im Widerstand 8 verursachte Spannungsabfall das Potential der übrigen Kathoden unter die Zündspannung (gegenüber der Anode) herabsetzt.
  • Wenn jedoch ein Spannungsimpuls der angegebenen Polarität den Klemmen 9 zugeführt wird, so steigt der Entladungsstrom, und entsprechend breitet sich das Glimmlicht auf der Kathode 3 weiter aus, bis die Ionenwolke der Glimmschicht die Zündstrecke 4' erreicht. Der dadurch dort hervorgerufene Ionenüberschuß verringert praktisch die Zündspannung der Strecke 4', so daß diese zündet und die Entladung übernimmt. Diese übernahme wird von den Kondensatoren i i an den Kathoden 3 und 4 unterstützt, da der letztere bestrebt ist, das hohe Potential der Kathode 4 und der erstere das niedrige Potential der Kathode 3 aufrechtzuerhalten. Während einer sehr kurzen Zeit führen also beide Kathoden 3 und 4 Strom. Dadurch entsteht am gemeinsamen Vorwiderstand 8 kurzzeitig ein größerer Spannungsabfall, der die Spannung an der Entladungsstrecke 3' auf den Löschspannungswert erniedrigt, also die ursprüngliche Entladung über die Kathode 3 unterbricht, während an der Kathode 4 auf Grund ihres Kondensators i i eine größere Spannung und damit die Entladung aufrechterhalten wird. Wenn der Steuerspannungsimpuls inzwischen beendet ist, bleibt die Entladung über Kathode 4 stabil, da die Anoden-Kathoden-Strecke der Kathode 3 an deren Fußpunkt trotz der etwas in sie hineinragenden glimmenden Kathode 4 eine die tatsächlich vorhandene Spannung wesentlich übersteigende Zündspannung hat und da ferner die Zündstrecke der Kathode 5 zu weit von der im Ruhezustand nur kurzen Glimmschicht an der Kathodenspitze 4' entfernt ist.
  • Weitere Steuerimpulse an den Klemmen 9 leiten die Entladung in ähnlicher Weise nacheinander an die Kathoden 5 und 6 weiter und bilden so einen Zählvorgang. Offensichtlich muß die Länge und Stärke der Eingangsimpulse genau bemessen sein, da ein einziger länger andauernder Impuls bewirken würde, daß die Entladung nacheinander über alle Kathoden erfolgt.
  • Die ringförmige Röhre nach Fig.2 arbeitet in derselben Weise wie die gerade Röhre nach Fig. i und stellt lediglich eine Erweiterung der letzteren dar. Der ringförmige Glaskolben 14 enthält die gemeinsame Kreisanode 15 und die zehn Kathoden 16 bis 25 in einer zu Fig. i analogen Anordnung. Wirkungsweise und Bezeichnungen der Widerstände io, der Kondensatoren ii, der Batterie 7, des Begrenzungswiderstandes 8 und des Schalters i2 sind die gleichen wie in Fig. i.
  • Das Öffnen und Schließen des Schalters 12 leitet die Zündung und Entladung über die Kathode 16 ein. Jeder über die Eingangsklemmen 9 der Batteriespannung von 7 überlagerte folgende Impuls mit der angegebenen Polarität leitet dann die Entladung im Uhrzeigersinn zur nächsten Kathode weiter, bis die Entladung beim zehnten Impuls wieder die Kathode 16 erreicht.
  • Infolge des Entladungsstromes durch den mit der Kathode 16 verbundenen Widerstand io wird ein kurzer Spannungsimpuls über den Kopplungskondensator 39 den Ausgangsklemmen 4o zugeführt. Dieser Ausgangsimpuls kann als Eingangsimpuls für eine zweite gleiche dekadische Zählerstelle bei mehrstelliger Arbeitsweise verwendet werden.
  • Die Ausführung einer gleichartigen Röhre nach den Fig. 3 und 4 eignet sich besser für die Massenproduktion. Sie besteht aus einem gasgefüllten zylindrischen (Glas-) Kolben 38 mit einem Preßsockel, durch den die zehn Kathodenstifte 28 bis 37 parallel durchgeführt sind, während ein durch die Oberseite des Kolbens führender Stift 26 die Scheibenanode 27 trägt. Die zehn Kathodenstifte (vorzugsweise aus Wolfram) sind abgewinkelt und nähern sich mit flacher Neigung der Anode, derart, daß ihre der Anode am nächsten liegenden Spitzen annähernd auf der kürzesten Verbindung zwischen dem Knick der Nachbarkathode und dem Rand der Anodenscheibe liegen. Diese Anordnung erfüllt ebenfalls die Bedingung für eine Weiterleitung der Glimmentladung von Kathode zu Kathode, nämlich daß die Glimmschicht einer Kathode bei weiterer Ausdehnung Ionen für die Zündstrecke der nächsten Kathode liefert.
  • Es sind noch weitere Abwandlungen des Röhrenaufbaus bei prinzipiell gleicher Elektrodenanordnung möglich; beispielsweise kann die Befestigung und Stromzuführung der Kathoden auch an der Stelle kleinsten Abstandes von der Anode, d. h. am Zündpunkt, erfolgen statt an dem von der Anode weiter entfernten Ende des geraden geneigten Kathodenstückes.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Impulszähler mit einer gleichstrombetriebenen Glimmentladungsröhre, die mehrere Kathoden und eine allen Kathoden gemeinsame Anode aufweist, und bei welcher mit jeder Zuführung eines elektrischen Impulses die. zwischen einer der Kathoden sich entwickelnde Glimmentladung schrittweise jedesmal auf eine Nachbarkathode und nach dem Erreichen der letzten Kathode auf die benachbarte Anfangskathode springt und in welcher fernerhin die Entladung der verlassenen Kathode bei jedem durch den Zählimpuls ausgelösten Entladungsbewegungsschritt gelöscht wird, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Anordnung gerichteter Kathoden, daB die Entladungsstrecke zwischen Kathode und Anode bei zunehmendem Glimmstrom größer wird und daß beim Übergang der Entladung auf die Nachbarkathode die dann vorionisierte Entladungsstrecke wiederum, von einem kleineren Wert ausgehend, mit zunehmendem Glimmstrom anwächst usf.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kathode mit der gemeinsamen Anode bzw. mit der Tangente an die Oberfläche dieser Anode einen spitzen Winkel bildet, in dessen Öffnung jedesmal das freie Ende der gerichteten Nachbarkathode weist.
  3. 3. Anordnung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zählimpulspausen eine schwache Glimmentladung durch keilförmige Formgebung der einzelnen Entladungsgebiete auf eine kleine Entladungsstrecke begrenzt ist.
  4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung durch Strombegrenzung, vorzugsweise mittels gemeinsamen Vorwiderstandes (8), jeweils auf eine einzige Kathode und nur auf einen Teil ihrer Oberfläche beschränkt ist.
  5. 5. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 4, gekennzeichnet durch eine Spannungsherabsetzung derjenigen Kathode (z. B. 3 oder i6), die mit der Anode eine Glimmentladung unterhält, gegenüber allen anderen Kathoden mittels getrennter Kathodenwiderstände (io) zur Erleichterung der Zündung der nächsten Kathode (z. B. 4 öder 17) bei der Einführung eines neuen Zählimpulses.
  6. 6. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels verzögernder Zeitkonstantenglieder, z. B. Kondensatoren (i i) in Parallelschaltung zu Kathodenwiderständen (io), der sichere Übergang der Glimmentladung von einer Kathode nur bis zur Nachbarkathode während eines Zählimpulses von genügend kurzer Dauer gewährleistet ist. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. i 898 626, 2 007 932, 2 443 407.
DEI2982A 1949-07-15 1950-10-01 Elektrischer Impulszaehler mit gleichstrombetriebener Glimmentladungsroehre Expired DE936067C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1898626A (en) * 1930-12-26 1933-02-21 Healy Davidson Corp Electrical switch
US2007932A (en) * 1930-08-23 1935-07-09 Sirian Lamp Co Surge arrester
US2443407A (en) * 1947-06-18 1948-06-15 Jr Nathaniel B Walcs Gaseous discharge device

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