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Gasentladungsröhre für wandernde und steuerbare Glimmentladungen Zusatz
zum Patent 90,7 913
Das Hauptpatent 907 913 betrifft eine Gasentladungsröhre,
die insbesondere in einer Schaltung zum Speichern oder Zählen elektrischer Vorgänge
verwendet wird und mit mehreren Elektroden und einer gemeinsamen Gegenelektrode
ausgestattet ist. Wenn dieser Glimmröhre bestimmte Spannungen zugeführt werden,
so wandert die Glimmentladung schrittweise von Elektrode zu Elektrode. Diese Elektroden,
insbesondere die Kathoden, besitzen unterschiedliche Oberflächeneigenschaften und
sind als Hohlzylinder ausgebildet. Bei dieser Schaltung findet die Weiterleitung
der Glimmentladung stets in einer Richtung statt.
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Die Schaltung gemäß der Erfindung stellt eine Weiterentwicklung dieser
Schaltung dar. In dieser Schaltung können positive und auch negative Zahlen gespeichert
werden. Je nachdem, ob die eingeführten Werte positive oder negative Zahlen sind,
erfolgt das Weiterschalten der Glimmentladung in der einen oder in der anderen Richtung.
Das Wandern der Glimmstrecke findet von einer Ziffernkathode über eine Weiterleitkathode
zur nächsten
Ziffernkathode statt. Die Kathoden sind nach einem
Ausführungsbeispiel auf zwei Zylinderflächen, die koaxial zu dem zylinderförmigen
Kolben der Röhre liegen, angeordnet. Die beiden Bahnen, auf denen die Glimmentladung
wandert, fallen teilweise zusammen, da jeder Ziffernkathode eine Weiterleitkathode
für die positiven Zahlen und auch eine Weiterleitkathode für negative Zahlen zugeordnet
ist.
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Es sind zehn Ziffernkathoden entsprechend den Ziffern o bis 9 vorgesehen.
Beim Verlassen der Neun-Stellung wird bei dem Addieren ein Übertragsimpuls erzeugt,
und beim Weiterleiten der Glimmentladung von der Null-Stellung wird beim Subtrahieren
ein Borgimpuls entstehen. Bei der Entnahme aus dem Speicher wird eine Ausgangsspannung
erzeugt, wenn die Glimmentladung die Null-Stellung verläßt.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
an Hand der Figuren im einzelnen näher erläutert.
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Fig. i zeigt das Schaltschema einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch einige Elektroden, die in Fig. i dargestellt sind;
Fig. 3 zeigt die zeitliche Beziehung zwischen der Ziffernstellung und den Entnahmeimpulsen.
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Die Röhre gemäß der Erfindung enthält zehn Ziffernkathodgn, die die
Ziffern o bis 9 darstellen. Eine stabile Glimmentladung besteht stets zwischen der
allen Kathoden gemeinsamen Anode und einer Ziffernkathode während des Betriebs.
Diejenige Kathode, zu der die Glimmentladung übergeht, wird durch die in der Röhre
gespeicherte Zahl ohne Rücksicht auf deren Vorzeichen bestimmt. Zehn Kathoden, die
P-Kathoden, sind zum Weiterleiten der Glimmentladung von einer Ziffernkathode zur
anderen vorgesehen, wenn eine positive Zahl gespeichert oder entnommen wird. Zehn
weitere Kathoden, die N-Kathoden, dienen zum Weiterleiten der Glimmentladung in
der anderen Richtung von einer Ziffernkathode zur anderen, wenn eine negative Zahl
gespeichert oder entnommen wird. Die gleichen Ziffernkathoden werden zum Einführen
und auch zum Entnehmen positiver und negativer Zahlen verwendet. Zu speichernde
Zahlen werden immer in Farm rechteckiger Impulse eingeführt, und der gespeicherte
Betrag wird immer in Form rechteckiger Impulse entnommen. Die Kathoden sind untereinander
so verbunden, daß beim Weiterleiten der Glimmentladung von der die Zahl 9 darstellenden
Kathode auf die Speicherung positiver Zahlen hin ein Übertragsimpuls erzeugt wird,
und daß beim Weiterleiten der Glimmentladung von der die Zahl o darstellenden Kathode
auf die Speicherung positiver Zahlen hin ein Borgimpuls geliefert wird.
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jede Kathode ist als offener Zylinder ausgebildet, der an der Innen-
und Außenfläche mit verschiedenen Stoffen überzogen ist, so daß ein Bereich bevorzugter
Glimmentladung zwischen jeder Kathode und der gemeinsamen Anode vorhanden ist. Wenn
eine Glimmentladung zu einer Kathode übergeht, ist sie im wesentlichen auf deren
Innenfläche beschränkt. Ein Übertragungsleiter befindet sich zwischen der Kathode
und der Anode in dem Bereich intensiver Ionisierung der Glimmentladungsstrecke und
bewirkt die Weiterleitung der Glimmentladung auf eine andere bestimmte Kathode beim
Empfang des nächsten Impulses durch die Röhre. Der Übertragungsleiter stellt eine
bestimmte Weiterleitung der Glimmentladung sicher. Alle Kathoden weisen gleiche
Abstände von der ihnen gemeinsamen Anode auf.
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Nach Fig. i ist die gasgefüllte Entladungsröhre von dem Kolben io
umschlossen. Die Anode ist nicht dargestellt. Zehn Ziffernkathoden C-o bis C-9 und
zehn P-Kathoden Cp-o bis Cp-9 zur Speicherung positiver Zahlen sind abwechselnd
angeordnet und bilden die eine geschlossene Glimmübertragungsbahn. Der Übertragungsleiter
t ragt von jeder Ziffernkathode aus in den Bereich intensiver Ionisierung der Glimmentladung
zwischen einer benachbarten Weiterleitkathode und der Anode. In gleicher Weise erstreckt
sich ein Übertragungsleiter t von jeder Weiterleitkathode in den Bereich intensiver
Inonisierung der Glimmentladung zwischen einer benachbarten Ziffernkathode und der
Anode. Das freie Ende der Übertragungsleiter liegt also zwischen der in Fg. i nicht
dargestellten gemeinsamen Anode und dem offenen Ende einer Kathode. Beim Anlegen
eines geeigneten Impulses wird die Glimmentladung von dem freien Ende des Übertragungsleiters
entlang dieses Leiters weitergeleitet, bis sie zwischen der Anode und der Kathode,
an der das andere Ende dieses Übertragungsleiters befestigt ist, übergeht. Die Glimmübertragungsleiter
sind so angeordnet, daß sie die Glimmentladung im Uhrzeigersinn weiterleiten, wenn
positive Zahlen eingeführt oder entnommen werden.
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Zehn N-Kathoden Cn-o bis Cia-9 sind den Ziffernkathoden für die Speicherung
und Entnahme negativer Zahlen zugeordnet. Die die N- und Ziffern-Kathoden verbindenden
Glimmübertragungsleiter t arbeiten in der bereits oben beschriebenen Weise. Über
jede N-Kathode wird die Glimmentladung zu der ihr zugeordneten Ziffernkathode, z.
B. über die N-Kathode Cn-9 zu der Ziffernkathode C-9, weitergeleitet. Man ersieht
aus der Anordnung der Übertragungsleiter, daß die N-Kathoden die Glimmentladung
im Gegenuhrzeigersinne weiterleiten und somit eine entgegengesetzte Richtung gegenüber
den P-Kathoden hervorrufen.
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Der eigentliche Elektrodenaufbau in der Röhre io ist aus dem abgerollten
Querschnitt des die Kathoden Cp-q., C-4, Cp-5 und C-5 umfassenden Teils ersichtlich
(vgl. Fig. 2). Die Isolierstreifen .I können zum vollständigeren Trennen der ionisierten
Strecken dienen, jedoch sind diese für den zuverlässigen Betrieb nicht notwendig,
wenn Übertragungsleiter t verwendet werden. jede Kathode ist als offener Zylinder
ausgebildet, und alle sind in gleichen Abständen von ihrer gemeinsamen Anode A angeordnet.
Die Kathoden sind innen und außen mit verschiedenen Stoffen derart überzogen, daß
bei einer Glimmentladung zwischen der Innenseite
jeder beliebigen
Kathode und der Anode ein geringerer Spannungsabfall herrscht als bei einer Glimmentladung
zwischen der Außenseite dieser Kathode und der Anode. Daher geht eine Glimmentladung
zwischen der Anode und der Innenseite jeder beliebigen Kathode eher über als zwischen
irgendeinem anderen Punkt dieser Kathode und der Anode; falls der Spannungsabfall
zwischen der Anode und einem anderen Punkt auf der Kathode auftreten sollte, so
wird er selbsttätig auf der Kathode weiterwandern, bis er nur noch auf deren Innenseite
besteht.
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Nach Fig. i sind die Ziffernkathoden C-i bis C-8 miteinander und über
den Belastungswiderstand 12 mit der Netzklemme B + verbunden, an der eine positive
Spannung, z. B. von + 150 Volt, liegt, während + 500 Volt an die Anode A
über einen Belastungswiderstand gelegt sind. Die Ziffernkathode C-9 ist über die
Leitung 13 und den Belastungswiderstand 14 an die Klemme B + angeschlossen. Die
Ziffernkathode C-o ist über die Leitung 15 und den Belastungswiderstand 16 mit der
Klemme B + verbunden und kann über die Leitung 15 und den Schalter S geerdet werden.
Die Ziffernkathoden C-o und C-9 sind außerdem an die Kontakte 18 U bzw. 18
D des Subtraktionsrelais 19 angeschlossen. Die P-Kathoden Cp-o bis Cp-9 sind
miteinander und über die Leitung 2o mit dem Kontakt 21 D des Subtraktionsrelais
ig verbunden. Die N-Kathoden sind miteinander und über die Leitung 22 mit dem Kontakt
21 U des Subtraktionsrelais i9 verbunden. Die Anker i8A und 2iA des Relais ig sind
an die Anker 24A bzw. 25A des Entnahmerelais 26 angeschlossen. Der Anker
27A des Relais 26 liegt an der Ziffernkathode C-o über die Leitung 15. Die
Kontakte 25 U und 25 D sind mit der Entnahmeklemme 29 bzw. dem Eingang
30 verbunden. Der Kontakt 27 Uist über die Leitung 30 a an
die Ausgangsklemme 31 geführt, und der Kontakt 24D ist über die Leitung 32 mit der
Klemme 33 verbunden, von der ein Übertrags- oder Borgimpuls zur nächsthöheren Stelle
abgenommen wird.
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Es finde zunächst eine stabile Glimmentladung zwischen der Kathode
C-o und der Anode A statt. Um diese Entladung herzustellen, wird der Schalter S
geschlbssen. Durch das darauf erfolgende Öffnen des Schalters wird diese eingestellte,
stabile Entladung nicht unterbrochen.
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Zum Speichern einer positiven Zahl werden die Relais i9 und 26 abgeschaltet
und die Schaltverbindungen gemäß Fig. i hergestellt.
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Wenn + 7 in der Röhre gespeichert werden soll, werden sieben negative
Impulse dem Eingang 30 zugeführt. Jeder dieser Impulse wird von dem Eingang
30 über den Kontakt 25 D, den Anker 25 A des Relais 26, den Anker 21 A und
den Kontakt 21 D des Relais ig und über die Leitung 2o auf die miteinander verbundenen
P-Kathoden Cp-o bis Cp-9 gegeben.
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Wenn die Vorderkante des ersten zu speichernden negativen Impulses
an den Eingang 30 gelangt, steigt die Spannungsdifferenz zwischen der gemeinsauren
Anode A und jeder der Kathoden Cp-o bis Cp-9 an. Infolgedessen ist die Spannungsdifferenz
zwischen der Anode und der P-Kathode Cp-i größer als die zwischen der Anode und
der Ziffernkathode C-o und somit größer als der Spannungsabfall über die Glimmentladung
zwischen der Kathode C-o und der Anode. Daher wird die Glimmentladung von der Kathode
C-o entlang des mit der Kathode C-i verbundenen Übertragungsleiters wandern, um
sich dann zwischen der Anode und der Kathode Cp-i stabil einzustellen. Der Ort der
Glimmentladung bleibt unverändert, bis die positiv ansteigende Rückkante des ersten
zu speichernden, negativen Impulses an den Eingang 30 gelangt. Jetzt wird
die Spannungsdifferenz zwischen der Anode und jeder P-Kathode Cp-o bis Cp-9 geringer
als die zwischen der Anode und den Ziffernkathoden C-o bis C-9. Infolgedessen wird
die Glimmentladung von der Kathode Cp-i aus entlang des an der Kathode C-i befestigten
Übertragungsleiters wandern und sich dann als stabiler Entladungszustand zwischen
der Kathode C-i und der Anode einstellen. Die Glimmentladung zwischen der Anode
und einer der Ziffernkathoden C-o bis C-9 zeigt den zu dieser Zeit gespeicherten
Ziffernbetrag an. Da die Glimmentladung erst durch das Anlegen von Impulsen weiterwandert,
spricht man davon, daß sie sich in einem Zustand stabiler Entladung befindet.
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Durch den zweiten Eingangsimpuls wird die Glimmentladung über die
P-Kathode Cp-2 zu der Ziffernkathode C-2 weitergeleitet. Die eine positive Zahl
darstellenden Impulse lassen die Glimmentladung über entsprechend viele Ziffernkathoden
im Uhrzeigersinn weiterwandern. Schließlich wird durch den siebten Eingangsimpuls
eine stabile Glimmentladung zwischen der Anode und der Ziffernkathode C-7 hergestellt.
Wenn während des Speicherns von positiven Zahlen die Glimment-. ladung von der Ziffernkathode
C-9 aus übertragen wird, wird ein positives Zeichen von dort aus über den Kontakt
i8D und den Anker i8A des Relais 19, den Anker 24A und den Kontakt 24D des Relais
ig und die Leitung 32 als übertragsimpuls zu der Klemme 33 geleitet, der in beliebiger
Weise gespeichert und nach dem Speichern der positiven Zahl der nächsthöheren Stelle
zugeführt werden kann.
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Wenn eine negative 5 gespeichert werden soll, wird zunächst durch
ein Signal einer Impulsquelle das Subtraktionsrelais ig erregt, wodurch Stromkreise
über den Anker 21 A und den Kontakt 2i U und über den Anker 18 A und den Kontakt
18. U aufgebaut werden. Die über den Anker 21 A und den Kontakt 21 D und
über den Anker 18 A und den Kontakt i8D errichteten Stromkreise werden hierdurch
unterbrochen. Dann werden fünf Impulse an den Eingang 30 gelegt, um die Zahl
- 5 zu speichern.
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Diese fünf Impulse werden von der Klemme 30 über den Kontakt 25 D
und den Anker 25 A des Relais 26, den Anker 21 A und den Kontakt 2i U des Relais
ig und über die Leitung 22 zu den N-Kathoden Cn-o bis Cn-9 geleitet.
Die
abfallende Vorderkante des ersten negativen Impulses bewirkt, daß die Spannungsdifferenz
zwischen den N-Kathoden Cn-o bis Cn-9 und der Anode größer ist als die zwischen
der Ziffernkathode C-7 und der Anode und somit größer als der Spannungsabfall über
die Glimmentladung. Infolgedessen wandert die Glimmentladung von der Ziffernkathode
C-7 entlang des mit der N-Kathode Cn-6 verbundenen Übertragungsleiters zu der letztgenannten
Kathode. Durch die ansteigende hintere Flanke dieses Impulses wird die Spannungsdifferenz
zwischen der Anode und den N-Kathoden und somit über die Glimmentladung geringer
als 'die zwischen, den Ziffernkathoden und der Anode. Infolgedessen wird die Glimmentladung
von der Kathode Cn-6 zu dem Übertragungsleiter, der in deren Bereich intensiver
Ionisierung ragt und mit der Ziffernkathode C-6 verbunden ist, entlang dieses Leiters
zu der Ziffernkathode C-6 wandern und dort als stabile Glimmentladung bestehen,
bis ein nachfolgender Impuls an die Röhre gelegt wird. Durch jeden dieser Eingangsimpulse
erfolgt ein Weiterleiten der Glimmentladung au der nächsten Ziffernkathode im Gegenuhrzeigersinn.
Schließlich überträgt der fünfte Eingangsimpuls die Glimmentladung zu der Ziffernkathode
C-2, wo sie als stabile Entladung bestehenbleibt.
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Wenn jetzt eine negative 4 in der Röhre 1o gespeichert werden soll,
setzt der oben beschriebene Arbeitsgang wieder ein, um die Glimmentladung von der
Ziffernkathode C-2 zu der Ziffernkathode C-8 auf vier Eingangsimpulse hin weiterzuleiten.
Die Glimmentladung wandert wiederum im Gegenuhrzeigersinne. Wenn die Glimmentladung
die Ziffernkathode C-o verläßt, wird ein positiver Impuls von dieser aus über die
Leitung 15, den Kontakt 18 U und den Anker 18 A des Relais 19, den Anker 24A und
den Kontakt 24D des Relais 26 und die Leitung 32 zur Klemme 33 gegeben. Dieser Impuls
kann zum Borgen von der nächsthöheren Stelle des Zählers dienen, d. h. dieser Impuls
kann gespeichert und darauf an den Eingang dieser höheren Stelle gelegt werden,
um die Glimmentladung in deren Speicherröhre um eine Ziffernstelle im Gegenuhrzeigersinn
wandern zu lassen. Wenn nun der in der höheren Stelle gespeicherte Betrag o, also
kurz vor dem Borgen ist, ist der in diesem Zähler gespeicherte Betrag jetzt 9; als
daher die -Glimmentladung dessen Kathode C-o verlassen hat, wird von der nächsthöheren
Stelle geborgt. Infolgedessen ist der in dem Zähler der höchsten Stelle gespeicherte
Betrag gleich 9. Der negative Saldo wird daher. durch den Zähler der höchsten Stelle,
der auf 9 steht, .angezeigt, und der tatsächlich gespeicherte Wert ist das Zehnerkomplement
des eigentlichen negativen Saldos.
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Wenn die anfangs gespeicherte 7 entnommen werden soll, wird das Entnahmerelais
26 erregt; das Subtraktionsrelais 19 bleibt abgeschaltet. Entnahmeimpulse werden
darauf über den Eingang 29, den Kontakt 25 U und den Anker 25-A des Relais 26, den
Anker 21 A und den Kontakt 21 D des Relais 19 und die Leitung 2o an die P-Kathoden
Cp-o bis Cp-9 gelegt, so daß die Glimmentladung im Uhrzeigersinn wie bei dem Einführen
oder dem Speichern positiver Zahlen weitergeschaltet wird.
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Zehn negative Entnahmeimpulse sind zu einem vollständigen Glimmentladungsumlauf
erforderlich. Das zeitliche Auftreten dieser Impulse gegenüber der Ziffernzeiteinstellung
ist in Fig. 3 gezeigt. Nach dem Anlegen von drei Entnahmeimpulsen geht die Glimmentladung
zu der Ziffernkathode C-o über, und eine negative -Spannung wird von dort aus- über
die Leitung 15, den Anker 27 A und den Kontakt 27 U des Relais 26 und die
Leitung 3o a zu der Ausgangsklemme 31 übertragen, wodurch angezeigt wird,
daß der in dem Zähler gespeicherte Betrag gleich 7 gewesen ist. Jeder folgende Entnahmeimpuls
bewirkt die Übertragung der Glimmentladung zu der nächsten Ziffernkathode im Uhrzeigersinn,
so daß der letzte Entnahmeimpuls die Glimmentladung zu der Ziffernkathode C-7 weiterleitet.
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Wenn die als 8 gespeicherte negative 2 entnommen werden soll, werden
das Subtraktionsrelais 19 und ebenso das Entnahmerelais 26 erregt. Dann werden Entnahmeimpulse
von dem Eingang 29 aus über den Kontakt 25 U und den Anker 25 A des Relais 26, den
Anker 21 A und den Kontakt 21 U des Relais 19 und die Leitung 22 an die N-Kathoden
Cn-o bis Cn-9 gelegt. Infolgedessen wird die Glimmentladung im Gegenuhrzeigersinn
wie bei der bereits beschriebenen Speicherung einer negativen Zahl wandern. Beim
achten Entnahmeimpuls erreicht die Glimmentladung die Ziffernkathode C-o, und ein
negativer Impuls wird von dort aus über die Leitung 15, den Anker 27 A und den Kontakt
27U des Relais 26 und die Leitung 30a zu dem Ausgang 31 übertragen. Nach Fig. 3
zeigt dieser Ausgangsimpuls an, daß der gespeicherte negative Wert gleich 2 gewesen
ist.
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Es ist klar, daß jede beliebige Anzahl von Stellen entsprechend der
dargestellten einzigen Stelle vorgesehen sein kann.
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Die gesamten Speicher- und Entnahmearbeitsgänge für positive und auch
für negative Zahlen können in bekannter Weise gesteuert werden. Es kann z. B. die
Anordnung durch eine Lochkarte gesteuert werden.