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Schaltungsanordnung zum Zählen von Impulsen Die Erfindung betrifft
eine Schaltungsanordnung zum Zählen von elektrischen Impulsen und bezieht sich insbesondere
auf in Reihe angeordnete Gasentladungsröhren, welche nacheinander gezündet und wieder
gelöscht werden.
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Bei bekannten Impulszählvorrichtungen dieser Art ist im allgemeinen
zwischen der Kathode einer Zählröhre und der Zündelektrode der in der Reihe nachfolgenden
Röhre eine Verbindung vorgesehen. Beim Zünden einer Röhre steigt ihr Kathodenpotential
an und bereitet damit die Zündung der nachfolgenden Röhre vor. Aus einer gemeinsamen
Impulsquelle werden den Zündelektroden aller in einer Kette vorgesehenen Röhren
gleichzeitig Impulse zugeführt; es zündet aber jeweils nur die eine vorbereitete
Röhre, so daß letztlich alle Röhren nacheinander gezündet werden.
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Bei Zählerschaltungen der-vorgenannten Art ist im allgemeinen im Kathodenkreis
jeder Röhre ein Kondensator vorgesehen, und es sind alle Anoden über einen gemeinsamen
Widerstand an eine positive Spannungsquelle angeschlossen. Bei einer solchen Anordnung
kann dafür Sorge getragen werden, daß durch das Zünden einer Röhre die vorhergehende
Röhre_gelöscht wird infolge des erhöhten Spannungsabfalles am gemeinsamen Widerstand.
Die Ladung des Kondensators im Kathodenkreis der bereits leitenden Röhre hat zur
Folge,
daß die Spannung zwischen deren Anode und Kathode geringer
wird als die für die Röhre zur Aufrechterhaltung des Entladevorganges erforderliche
Spannung, während infolge des nicht aufgeladenen Kondensators im Kathodenkreis der
vorbereiteten Röhre die Spannung zwischen deren Anode und Kathode ausreicht, um
eine Zündung einzuleiten.
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Die Zählerschaltungen der vorgenannten Art weisen verschiedene Nachteile
auf. Vor allem muß der der Zündelektrode zugeführte Eingangsimpuls eine genau einzuhaltende
Impulsbreite haben, um die Röhre tatsächlich zu zünden. Wenn die Impulsbreite zu
klein ist, reicht die Energie des Impulses zum Zünden der Röhre nicht aus, während
bei zu breiten Impulsen die Gefahr besteht, daß zwei Röhren gleichzeitig gezündet
werden. Ein zweiter Nachteil besteht darin, daß ein Zählrohr keinen genügend großen
Ausgangsimpuls an einen äußeren Schaltkreis liefern kann, da der Kathodenkreis der
Zählröhre allein zur Bildung einer Vorspannung, nicht aber zur Erzeugung von Impulsen
geeignet ist.
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Die Verbindung zwischen den Kathoden und Zündelektratden benachbarter
Röhren bringt ebenfalls weitere Nachteile mit sich. Die Zündelektrode einer leitenden
Röhre stellt sich auf ein zwischen Anoden- und Kathodenspannung liegendes Potential
ein, welches der Kathode der vorangehenden Röhre der Reihenschaltung zugeführt wird.
Wenn man von der Kathode einer Zählröhre eine Vorspannung für einen äußeren Schaltkreis
abgreift, erhält man durch die veränderliche Spannung an der Kathode infolge der
Zündelektro-denverbindung einen ungenügenden Ausgang. Des weiteten neigt die Zündelektrode
infolge ihrer Erdverbindung über :den Kathodenkreis der benachbarten Röhre dazu,
sich als zweite Kathode. zu verhalten, wodurch- dann die Entionisationszeit der
Röhre vergrößert wird.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer verbesserten
Zählkreisschaltung mit Gasentladungsröhren,-bei der die vorgenannten Nachteile ausgeschaltet
werden.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird in einem Impulszählkreis mit
einer Mehrzahl von Gasentladungsröhren, welche nacheinander in Abhängigkeit von
aufeinanderfölgenden, der Scha;ltüng zugeführten Impulsen ansprechen und bei ihrem
Zünden eine bereits leitende Röhre löschen, allen Zählröhren während des Zählvorgangs
ständig ein Vorspannungspotential zugeführt, und es erfolgt das Zünden einer Zählröhre
durch eine Impulswiederholungsröhren enthaltende Schaltung, die einen einzigen Impulseingang
und entsprechend der Anzahl der Zählröhren mehrere Impulsausgänge aufweist, wobei
durch das Zünden einer Zählröhre einer Röhre der Impulswieder'holungsschaltung eine
solche Vorspannung zugeführt wird, daß der nächste Impuls am Impulseingang zu dem
Impulsausgang gelangt, der mit der nachfolgend zu zündenden Zählröhre verbunden
ist und diese Zählröhre zündet. Gemäß einem weiteren Merkmal 'der Erfindung enthält
in einem Impulszählkreis mit einer Mehrzahl von Gasentladungs,röhren, welche nacheinander
in. Abhängigkeit von aufeinanderfolgenden, der Schaltung zugeführten Impulsen ansprechen
und bei ihrem Zünden eine bereits leitende Röhre löschen, eine jede Stufe des Zählkreises
zusätzlich zur Zählröhre eine Impulswiederholungsröhre, und es -ist an allen Impulswiederholungsröhren
eine gemeinsame Impulsquelle angeschlossen, wobei die Impulswiederholungsröhre einer
nachfolgenden Stufe von der Zählröhre der vorangehenden Stufe, wenn diese leitend
ist, ein VorspannungspotentiaI derart enthält, daß die Impulswiederholungsröhre
nach dem Empfang des nächsten Impulses' aus der Impulsqueltle zünden und auch die
.Zählröhre der nachfolgenden Stufe zum Zünden bringen kann.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist in einem Impulszählkreis
finit einer Mehrzahl von Gasentladungsröhren, welche nacheinander in Abhängigkeit
von aufeinanderfolgenden, der Schaltung zugeführten Impulsen ansprechen und bei
ihrem Zünden eine bereits leitende Röhre löschen, die Impulswiederholungsr5hre zwischen
den Zählröhren benächbarter Stufen irr Reihe geschaltet, und es dient das Zünden
der Zählröhre einer Stufe zur Zuführung eines Vorspannungspotentials zu der Impulswiederhaltmgsröhre,
welche beim nächsten von der mit sämtlichen Impulswiederholungsröhren verbundenen
Quelle 'zugeführten Impuls zünden soll, derart, daß damit auch das Zünden der Zählröhre
VC a der benachbarten Stufe bewirkt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles
und der Zeichnung, in der ein Schaltbild wiedergegeben ist, näher beschrieben.
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Gemäß der Zeichnung i"st eine Anzahl von Gasentladungsröhren mit kalter
-Kathode zu einer Zählkette zusammengeschaltet, die bei der dargestellten Ausführungsform
fünf Zählstufen VCi bis VC 5 enthält. Eine zweite Reihenanordnung ähnlicher
Entladungsröhren VR .i bis VR 5 ist ebenfalls zu einer Kette zusammengeschaltet
und erhält über die Zuleitung io aus einer gemeinsamen Impulsquelle positive Impulse.
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Unter der Annahme, daß die Röhre VC i leitend ist, wird der Zündelektrode
der Röhre hR2 die am Widerstand R i anliegende Spannung zugeführt, und es entsteht
dann zwischen Zündelektrode und Kathode dieser Röhre eine Potentialdifferenz, die
kleiner bemessen ist, als die Überschlagsspannung zwischen diesen Elektroden. Der
Überschlags- oder Zündpfad zwischen diesen beiden Elektroden soll nachfolgend als
»kleine Zündstrecke« bezeichnet werden.
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Durch einen Impuls, welcher der Zündelektrade der Röhre VR
2 von. der Zuleitung io über den Kondensator C i zugeführt wird, erhöht sich
die, Spannung an der kleinen Zündstrecke dieser Röhre auf einen Wert, der die Übersohlagsspannung
übersteigt, so daß eine Ionisierung dieser kleinen Zündstrecke erfolgt und auch
die Hauptzündstreeke leitend wird. Mit dem Aufladen .der Kondensatoren
C
2 und C 3 steigt das Kathodenpotential der Röhre VR 2 schnell an, und es entsteht
ian Verbindungspunkt der zwei Kondensatoren ein steiler Impuls, welcher der Zündelektrode
der Röhre VC 2
über den Kondensator C4 zugeführt wird. Die kleine Zündstrecke
dieser Röhre VC2 ist bereits zur Zündung vorbereitet, da die Zündelektrode auf ein
Potential von -h 5o V gelegt ist, so daß dann der Impuls von der Röhre VR 2 die
Röhre VC2 zum Zünden bringt.
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Die Impulswiederholungsröhren VR i bis VR 5 sind selbstlöschend geschaltet,
so daß die Röhre VR 2, nachdem. sie der Röhre V C 2 einen Impuls zugeführt hat,
erlischt. Die Röhre VR 2 ist anfänglich, während sich die Kondensatoren
C2, C 3 und C 5 aufladen, noch leitend, jedoch wird nach diesem anfänglichen
Stromstoß, durch den ein Impuls aus dem Kathodenkreis abgeführt wird, der Spannungsfall
in den Reihenwiderständen R3, R4 und R 5, wenn der minimale Röhrenstrom durch sie
fließt, zu groß, um die Betriebsspannung der Röhre aufrechtzuerhalten, so da-ß diese
Röhre erlischt.
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Wenn die Röhre VC 2 zündet, erhöht sich der Spannungsabfall
am Widerstand R2, und es wird dadurch das Anodenpotential der Röhren VC i bis
VG 5 vermindert. Der Stromfluß durch den Widerstand R i lädt Kondensator
C6 auf, der dann bestrebt ist, eine positive Spannung an der Kathode der Röhre VC
i aufrechtzuerhalten. Infolge der Verminderung der Anodenspannung sinkt die Spannung
an der Hauptzündstrecke dieser Röhre so weit ab, daß diese nicht mehr leitend bleiben
kann und erlischt. Der Kondensator C 7 ist jedoch anfänglich nicht aufgeladen, und
es besteht in dem Augenblick, in dem die Röhre LT 2 zu leiten beginnt, noch
eine ausreichende Spannung in der Hauptzündstrecke, so daß der Entladungsvorgang
aufrechterhalten bleibt. Somit wird durch das Zünden einer jeden Zählröhre bewirkt,
daß die zuvor leitende Röhre zum Erlöschen kommt und die Zählröhren der Schaltungsanordnung
der Reihe nach zum Leiten gebracht werden, wobei das Leitendwerden einer Röhre stets
das Erlöschen der Röhre der vorangehenden Stufe bewirkt.
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Der beim Zünden der Röhre VC 2 an dessen Kathode auftretende
Potentialanstieg wird der Röhre VR 3 als Vorspannung zugeführt, so daß die Röhre
VR 3 dann beim nächsten über die Leitung io zugeführten Impuls zum Zünden kommt.
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Die in Reihe liegenden Röhren VR i bis VR 5 werden beim Empfang aufeinanderfolgender
Impulse aus der Leitung io gezündet und bewirken vor ihrem Erlöschen das Zünden
der entsprechenden Zählröhren VC i bis VC 5. Durch die Verbindung der Kathode
der Röhre VC 5 mit der Zündelektrode der Röhre VR i wird bewirkt, daß der
Zählvorgang zyklisch abläuft.
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Im allgemeinen wird der Zählvorgang in der ersten Zählerstufe begonnen,
d. h., der erste über die Leitung io empfangene Impuls zündet die Röhre VR i, die
dann ihrerseits die Röhre VC i zündet. Um diesen Vorgang auszulösen, ist eine Hilfsröhre
VR 5 A parallel zur Röhre VR 5 ge-.schaltet. Diese Röhre VR 5 A ist
dauernd zur Zündung vorbereitet, da ihre Zündelektrode auf ein Potential von + 5o
V gelegt ist. Ein über die Leitung i i zur Zündelektrode der Röhre VR
5 A zu-
geführter Impuls hat zur Folge, daß diese Röhre zündet, und es wird
dann vom Kathodenkreis der Röhre VR 5 A zur Zündelektrode der Röhre VC
5
ein Impuls übertragen, so daß die Röhre VC 5
ebenfalls zündet und
der Röhre VR i eine Zündvorbereitungsvorspannung zuführt. Somit kann die Röhre VR
i, wenn nachfolgend über die Leitung io der erste Impuls eintrifft, zünden.
In den Zeichnungen ist auch noch ein abgewandeltes Verfahren dargestellt, um die
Röhre VR i zur Zündung vorzubereiten. Zu diesem Zweck ist für die Zählröhrenkettc
eine Röhre VC 5 A vorgesehen, die mit der Röhre VC 5 einen gemeinsamen
Kathodenkreis aufweist. Die Röhre VC 5 A ist ebenfalls ständig zur Zündung
vorbereitet, und es hat ein über -die Leitung 12 der Zündelektrode dieser Röhre
zugeführter Impuls zur Folge, daß die Röhre V C 5 A
zündet und der Röhre VR
i eine Zündvorbereitungsvorspannung zuführt.
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Die in den Kathodenkreisen der Röhren VR i bis V R 5 erzeugten Impulse
können über Leitungsanschlüsse P i bis P 5 weiteren Schaltungsanordnungen zugeführt
werden. Des weiteren können auch in den Kathodenkreisen der Röhren VC i bis VC
5
Vor spannungen abgegriffen und über Anschlüsse B i bis
B 5 weiteren Schaltungsanordnungen zugeführt werden. Die an diesen Anschlüssen
abgegriffenen Ausgangsspannungen werden nur unwesentlich durch die Potentialänderungen
an den Zündelektroden der Impulswiederholungsröhren, die ebenfalls an diese Anschlüsse
angeschlossen sind, beeinflußt, da die Impulswiederholungsröhre, zu der diese Zündelektrode
gehört, während der Entladezeit des die Vorspannung bewirkenden Kondensators gezündet
und gelöscht wird.
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Sofern die der Zählvorrichtung über die Leitung io zugeführten Impulse
eine genügend große Amplitude haben, um die kleine Zündstrecke einer Impulswiederholungsröhre
zu zünden, ist deren Impulsbreite ohne Bedeutung. Es besteht auch keine Möglichkeit,
daß eine zweite Impulswiederholungsröhre gezündet wird, da bei Empfang eines Impulses
keine Impulswiederholungsröhre gezündet und nur eine zur Zündung vorbexeitet ist.
Der Anschluß der Zündelektroden der Zählröhren an ein Potential von -i- 5o V verhindert,
daß die Zündelektroden als zweite Kathode in Wirkung kommen, wodurch es möglich
ist, eine Schaltungsanordnung mit geringeren Zeitkonstanten in den Kathodenkreisen
der Zählröhren zu verwenden. Solche Zählröhren können sich wesentlich schneller
entionisieren, und es läßt sich die Zählvorrichtung mit schnellerer Impulsfolge
betreiben.
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Es ist ersichtlich, daß bei der beschriebenen Ausführungsform zahlreiche
Abwandlungen möglich sind, die ebenfalls zu den erfindungsgemäßen Vorteilen führen.
Zum Beispiel können die Impulswiederholungsröhren VR i bis VR 5 auf verschiedene
Arten angeschlossen werden und auch dabei
ihre Aufgabe, die von
einer gemeinsamen Quelle. kommenden Impulse auf die Zählrohre zu verteilen, erfüllen.
Es können die Röhren auch dadurch gelöscht werden, daß man eine Wechselstromanodensteuerspannung,
die synchron mit dem Eingangsimpuls gesteuert wird, zuführt. Dies kann beispielsweise
mit Hilfe einer statischen Schaltvorrichtung, etwa einer selbstlöschenden Gasentladungsröhre
mit heißer Kathode, oder aber durch Unterbrechen der Anodenspannung, etwa durch
ein elektromagnetisches Relais, erfolgen. Weitere Vorteile lassen sich noch erzielen,
wenn man in jeder der Zählerstufen eine Röhre entsprechend den Röhren VR
5 A oder hC 5 A vorsieht, so daß der Zähler neben der ersten Zählerstufe
auch an einer beliebigen anderen Zählerstufe anlaufen kann. Ein weiterer Vorteil
läßt sich erzielen, wenn man den Zündelektroden der Zählröhren die Vorspannung gesteuert
aus einem äußeren Stromkreis zuführt, :um den Zähler unabhängig von den über die
Leitung io zugeführten Impulsen zum Anlaufen oder Anhalten zu bringen.