DE958123C - Elektrische Zaehlschaltung - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1957

INTERNAT. KLASSE H 03k

17575 VIHa/21a¹

sind als Erfinder genannt worden

Elektrische Zählschaltung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Zählschaltungen, und zwar auf solche, die untereinander verbundene Gasentladungsröhren verwenden.

Es sind bereits Zählschaltungen bekanntgeworden, die mehrere einzelne Kaltkäthoden-Gasentladurigsröhren oder Mehrstreckenröhren dieser Art verwenden. Jeder Röhre bzw. jeder Strecke ist eine Serienparallelschaltung von Widerständen und Kondensatoren im Kathodenkreis zugeordnet, während alle Anoden miteinander verbunden sind und über einen gemeinsamen Anodenwiderstand an der Anodenspannungsquelle liegen. Die Zündelektrode einer Röhre ist-jeweils mit einem Abgriff der Kathodenkombination der Vorröhre verbunden.

Zündet eine Röhre, so wird das Zündpotential der nächsten Röhre so weit angehoben, daß sie beim nächsten auftretenden Zählimpuls zündet, während die Vorröhre über den Spannungsabfall am gemeinsamen Anodenwiderstand gelöscht wird, ao

Der Zündvorgang ist hier also von einer Erhöhung der Spannung an der Zündelektrode und damit von einer Vorionisation der Strecke abhängig. Diese Anordnung zündet also nicht nur nicht völlig zuverlässig, sondern sie neigt auch zu Rückzündungen.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Zählschaltung zu schaffen, die mit Sicherheit anspricht und Rückzündungen unmöglich macht. Demgemäß wird eine elektrische Zählschal-

tung mit Gasentladungsröhren vorgeschlagen, bei der die Impulse über eine gemeinsame Impulsleitung zugeführt werden und bei der gemäß der Erfindung zwischen je einem Paar aufeinanderfolgender Röhren eine Koinzidenztorschaltung vorgesehen ist, an welche die Anode der ersten Röhre eines solchen Paares sowie die gemeinsame Impulsleitung und wechselstrommäßig die Zündelektrode der zweiten Röhre derart angeschlossen ist, daß der

ίο genannten zweiten Röhre nur dann ein Impuls zugeführt und diese Röhre gezündet wird, wenn zwischen einer Entladung in der ersten Röhre und einem Impuls auf der gemeinsamen Impulsleitung Koinzidenz besteht und daß beim Zünden der zweiten Röhre durch einen von dieser abgeleiteten Impuls die Entladung in der ersten Röhre gelöscht wird.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher beschrieben.

Fig. ι zeigt eine Zählschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Abart der Schaltung in Fig. 1, und

Fig. 3 zeigt einen weiterschaltenden Zeichenspeicher gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. ι sind die ersten drei Röhren einer Zählschaltung dargestellt und mit T₁, T₂ und T₃ bezeichnet. In der Ruhe- oder Nullage der Zählschaltung ist die Röhre T₁ durch ein positives Poten^- tial gezündet, das über den Widerstand R₁ an der Zündelektrode liegt. Wenn T₁ leitend ist, liegt die obere oder positive Elektrode des Gleichrichters MR₁ an einem Potential von etwa +30 Volt gemäß dem Spannungsabfall im Anodenwiderstand R₂ der Röhre T₁.

Die Amplitude der zu zählenden Impulse, die an der Klemme P liegen, beträgt 120 Volt (zwischen + 10 und. !+130 Volt). Vernachlässigt man erst einmal in der Betrachtung den Gleichrichter MR₂, dann macht dieser Impuls den Gleichrichter MR₁ leitend, da dessen obere oder positive Elektrode auf +30 Volt liegt. Diese Spannung ist bezüglich der Torschaltung einschließlich MR₁ verhältnismäßig negativ. Daher gelangt ein Impuls von etwa 100 Volt über MR₁, C₁ und R₃ an die Zündelektrode der Röhre T₂. Dieser Impuls bringt die Spannung zwischen Zündelektrode und Kathode der Röhre T₂ auf 150 Volt, und T₂ zündet. Wenn die Röhre T₂ zündet, dann wird ihr" Ariodenpotential plötzlich geringer. Dieser negative Impuls liegt über den Kondensator C₂ an der Anode der Röhre T₁. Die Röhre T₁ wird gelöscht.

Betrachtet man noch einmal den Beginn des Impulses, wenn nur T₁ gezündet hat, so sieht man, daß dann die Anodenspannungen der Röhren T₂ und T₃ 130 Volt betragen, da beide Röhjen gesperrt sind. Damit liegen aber die oberen Elektroden der Gleichrichter MR₉ und MR_i auf +130 Volt. Daher kann ein Impuls bei P nicht an die Röhren T₃ bzw. T₄ (nicht gezeigt) gelangen.

Daher findet ein an der Klemme P ankommender Impuls nur eine Torschaltung offen, und zwar zwischen der gezündeten Röhre und der nächsten Röhre der Kette, so daß nur die Röhre zünden kann, deren Eingangskreis- durch diese Torschaltung gesteuert wird. Wenn eine Röhre zündet, löscht sie damit die vorhergehende Röhre.

Man· sieht aus Fig. 1, daß die Zündelektrode der Röhre T₂ über die in Reihe liegenden Widerstände R₃ und R_i geerdet ist. Dies ergibt, bezogen auf die Kathode, eine Vorspannung von 50 Volt. Diese ständige Vorspannung ist vorgesehen, um die Röhre vorzubereiten, damit sie auf einen ankommenden Impuls ansprechen kann.

Eine Schaltung dieser Art kann als Zählschaltung oder auch als Verteiler verwendet werden. Im letzteren Fall wird für jeden verwendeten Ausgang des Verteilers eine Torschaltung vorgesehen. Eine derartige Torschaltung ist in der Fig. 1 gezeigt. Sie enthalt eine Verbindung mit der Imp alsleitung über MR₅ und eine Verbindung mit der Anode der steuernden Röhre über den Widerstand R₅. In dem gezeigten Beispiel, T₃ ist dabei gezündet, wird der nächste Impuls, wie bereits beschrieben, T₄ zünden. Da die rechte Seite des Gleichrichters MR₅ auf + 30 Volt liegt, wenn T₃ leitend ist, liegt dieser Impuls ebenso über MR₅ und C₃ am Punkt o.

Der Gleichrichter MR₂, der zwischen +130 Volt und der allgemeinen Impulsleitung liegt, dient der Begrenzung· der Impulsamplitude auf das Anodenpotential. Das verhindert, daß Störimpulse durch die Torgleichrichter, z. B. MR₁, durchgelassen werden, wenn die Impulsamplitude zu groß wird.

Die Gleichrichter der Fig. 1 können auch durch Kaltkathodendioden ersetzt werden. Dadurch werden kapazitive Effekte der Gleichrichter, die eventuell die Arbeitsgeschwindigkeit- der Anordnung begrenzen könnten, vermieden. In jedem Fall wird die Vorderkante des Impulses geneigt, so daß die volle Spannung nach 20 μ& erreicht wird. Das verhindert ein Durchschlagen der Impulse über die Eigenkapazität der Gleichrichter, was bei einem zu steilen Anstieg der Impulsflanken möglich ist. Ein derartiges Durchschlagen kann Fehlzündungen einer oder mehrerer Röhren zur Folge haben. Jedoch hat die Verwendung von Kaltkathodendioden folgenden Nachteil: Um Steuerimpulse geeigneter Größe zu erhalten, ist es notwendig, die steuernde Spannung bei etwa 50 Volt über der Anodenspannung mit Hilfe einer zusätzlich erforderlichen Spannungsquelle zu begrenzen. Diese höhere Impulsspannung ist möglich, da der Spannungsabfall in. Durchlaßrichtung bei einer Kaltkathodendiode größer ist als bei einem Metallgleichrichter.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 erweist es sich als wünschenswert, die positive Anodenspannung stufenweise einzuschalten oder aber die Spannung allmählich auf den Endwert zu steigern·. Andernfalls riskiert man, daß mehrere oder sogar alle Röhren auf einmal zünden, was vermieden werden muß. Der Grund dafür ist, daß es eine direkte Impulsleitung über die Widerstände an den Zündelektroden gibt. Die abgewandelte Ausführungsfarm in Fig. 2 beseitigt diesen möglichen Nachteil.

In dieser Anordnung ist die Vorspannungsverbindung für die Zündelektrode durch einen Wider-

stand R₆ ersetzt, der an einer relativ negativen Spannung liegt (im vorliegenden Fall —So Volt). Der Widerstand R₆ liegt über einen Gleichrichter MR₆ mit dessen negativer Elektrode an Erde. Normalerweise fließt ein Strom von Erde über MR₆ und R₆ nach —50 Volt. Dabei sind die Widerstandswerte von R₆ und MR₆ (inDurchlaßrichtung) derart, daß der Verbindungspunkt zwischen MR₆ und R₆ auf oder nahezu auf Erdpotential liegt.
Wird die Stromversorgung eingeschaltet, dann bewirkt der Einschaltstromstoß, der sonst eine Röhre zünden könnte, daß die Gleichrichter MR₆ in ein Gebiet hohen Querwiderstandes vorgespannt werden, so daß durch sie kein Strom fließen kann. Dadurch werden die erwähnten Fehlzündungen vermieden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Eigenkapazität von MR₆ die Fehlzündungen verhindert, die auf Impulse zurückzuführen sind, die über die Eigenkapazität der Torgleichrichter eindringen. Daher ist das bereits beschriebene Abflachen der Impulse nicht mehr nötig.

Die Anordnung gemäß der Erfindung in Fig. 3 ist ein weiterschaltender Zeichenspeicher oder ein Schieberegister. Drei Röhren P₁, P₂ und P₃ sind dargestellt. Je zwei aufeinanderfolgende Röhren sind einerseits durch Torschaltungen, wie in Fig. 1 verbunden, andererseits durch weitere Torschaltungen, die durch negative Impulse gesteuert werden, die über die Klemme AP an einer gemeinsamen Impulsleitung L₁ liegen. Die positiven Impulse liegen über die Klemme PB an einer gemeinsamen Impulsleitung L₂. Die beiden Impulsquellen arbeiten synchron.

In einem weiterschaltenden Zeichenspeicher wird der Augenblickswert einer gespeicherten Nachricht, der durch eine beliebige Zahl (einschließlich 1) und durch einen beliebigen Zwischenraum zwischen leitenden Entladeröhren dargestellt ist, gespeichert.

Gleichzeitig liegen Impulse an allen Röhren der Schaltung. Jeder Impuls, d. h. jedes synchrone Paar positiver und negativer Impulse, schaltet den Augenblickswert der gespeicherten Nachricht in der Anordnung um eine Röhre weiter.

Eine Nachricht kann in einen derartigen Speieher in Reihe oder parallel eingespeist werden. Wird die Nachricht in Reihe eingespeist, dann wird die erste Röhre zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufenimpulsen oder Stufenimpulspaaren gezündet. Ist die gespeicherte Nachricht derart, daß ,50 ein Teil durch eine gesperrte Röhre dargestellt wird, dann wird die erste Röhre nicht zwischen zusammengehörigen Impulsstufenpaaren gezündet. Bei Serieneinspeisung wird also die Nachricht an einem Punkt, d. h. an einer Röhre, dadurch eingespeist, daß die Röhre entsprechend dem einzuspeisenden Nachrichteninhalt gezündet oder nicht gezündet wird. Bei Paralleleinspeisung wird die gesamte Nachricht dadurch eingespeist, daß eine oder mehrere Röhren über voneinander unabhängige Zündkreise gezündet werden. Dieser Vorgang läuft zwischen zwei Stufenimpulsen ab.

Für Serieneinspeisung wird ein Speisepunkt benötigt, für Paralleleinspeisung sind dagegen eine Anzahl von Speisepunkten erforderlich. Jeder Speisepunkt steuert einen Zündkreis für eine Röhre. Diese Zündkreise sind von bekannter Baualrt und daher in Fig. 3 nicht gezeigt. Deshalb wird mindestens eine Röhre der Anordnung zwei Zündkreise haben, und zwar den in Fig. 3 gezeigten sowie einen Speisungszündkreis. Diese beiden Kreise werden am besten über Gleichrichter entkoppelt.

Al's Beispiel eines weiterscihaltenden Zeichen-Speichers, der Serien- und/oder Paralleleinspeisung haben kann, ist der in der britischen Patentschrift 663 574 beschriebene zu nennen.

Es wird angenommen, daß die in der Schaltung nach Fig. 3 eingespeicherte Nachricht derart ist, daß nur die Röhre P₂ leitend ist. Deshalb ist entsprechend dem Anodenstrom über R₁₀ das Anodenpotential + 30 Volt, d. h., die positive Elektrode des Gleichrichters MR₆ hat eine Vorspannung von +30 Volt. P₁ ist gesperrt, ihre Anodenspannung ist also bei +130 Volt, und die negative Elektrode des Gleichrichters MR₉ liegt ebenfalls- auf + 130 Volt.

Die Auswirkung- eines Stufenimpulses, der als positiver Impuls an L₂ und als negativer Impuls an L₁ liegt, wird nun, der positive Impuls zuerst, betrachtet. In diesem Beispiel ist MR₈ derart vorgespannt, daß ein Strom fließen kann. Liegt also der positive Impuls über MR₈, .den Kondensator C₁₀ und den Widerstand R₁₁ an. der Zündelektrode der Röhre P₃, dann zündet diese Röhre. Dies ist die einzige Wirkung des positiven Impulses. In dem betrachteten Fall wird der negative Impuls an den Gleichrichter MR₉ angelegt, dessen negative Elektrode positiv vorgespannt ist, so daß MR₉ diesen Impuls durchläßt, der über C₁₁ die Röhre P₂ löscht. Alle anderen an L₁ liegenden Gleichrichter, deren negative Elektroden über Widerstände an der Anode einer gesperrten Röhre liegen, werden ebenso Impulse durchlassen. Solange jedoch nicht eine auf diese Röhren folgende Röhre beim Auftreten des Impulses gerade leitend ist, bleibt dies wirkungslos.

Die Arbeitsweise wird unter der Voraussetzung betrachtet, wenn gemäß der eingespeicherten Nachricht eine Reihe aufeinanderfolgender Röhren gezündet sind. Zu diesem Zweck sollen die Röhren P₂ und P₃ gerade leitend sein. Zuerst wird der posi- no tive Impuls betrachtet. Kommt der positive Impuls an, so sind die positiven Elektroden der Gleichrichter MR₈ und MP₁₀ durch ein relativ negatives Potential von + 30 Volt vorgespannt. Daher lassen die beiden Torschaltungen positive Impulse hindurch, die dann an die Zündelektroden der RöhreP₃ und P₄ (nicht gezeigt) gelangen. Da P₃ bereits leitend ist, wird der positive Impuls P₄ zünden.

Betrachtet man den negativen Impuls, so sieht man, da P₁ gesperrt ist, daß das relativ positive Potential an der negativen Eelektrode von MR₉ diesen für einen negativen Impuls leitend macht, der übar C₁₁ an die Anode von P₂ gelangt, die infolgedessen gelöscht wird. Da jedoch P₂ zunächst leitend ist, ist ihr Anodenpotential relativ negativ, und damit ist die Vorspannung der negativen Elek-

trode von MR₁₁ derart, daß kein oder nur ein sehr kleiner Impuls von MR₁₁ durchgelassen werden kann. Aus diesem Grunde wird P₃ nicht gelöscht. Ebenso kann auch kein Impuls an P₄ gelangen, da P₃ ursprünglich leitend ist.

Tritt eine einzelne Stufenimpulskombination, bestehend aus einem positiven Impuls an der einen Impulsleitung und einem negativen Impuls an der anderen, auf, dann ist die Arbeitsweise wie folgt:

xo Das Anodenpotetitial jeder leitenden Röhre ist relativ negativ. Dadurch ist eine Torschaltung für einen positiven Impuls geöffnet, der von der Impulsleitung an die unmittelbar nachfolgende Röhre gelangen kann, wenn die Stufenimpulse auftreten.

X5 Dadurch wird diese unmittelbar nachfolgende Röhre gezündet, wenn sie nicht bereits gezündet ist. Das Anodenpotential jeder ungezündeten Röhre ist verhältnismäßig positiv, gibt also eine Torschaltung frei, die einen negativen Impuls dann von der anderen Impulsleitung an die unmittelbar nachfolgende Röhre hindurchläßt, wenn die Stufenimpulse auftreten. Dadurch wird die unmittelbar nachfolgende Röhre gelöscht, sofern sie leitend ist. Wie bereits, ausgeführt, ergibt sich, daß die gespeicherte Nachricht, die durch eine beliebige Zahl (einschließlich 1) und einen beliebigen Zwischenraum zwischen leitenden Röhren dargestellt ist, längs der Anordnung gemäß einer Einstufenimpulskombination um eine Stufe weitergeschaltet wird. Die in Fig. 2 beschriebene Anordnung kann in der Schaltung nach Fig. 3 verwendet werden. Es kann ebenso wünschenswert sein, eine Verbindung von L₂ über einen Gleichrichter, wie etwa MR₂ in Fig. 1, nach +130 Volt mit einem

Widerstand zwischen L₂ und PB herzustellen', um zu verhindern, daß das Potential an PB höher wird als +130 Volt.

Verbindet man in Fig. 1 oder Fig. 3 die letzte Röhre in der gleichen Weise, in der die anderen Röhren untereinander verbunden sind, mit der ersten Röhre, dann erhält man eine kontinuierlich umlaufende Ringzählschaltung.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrische Zählschaltung mit Gasentladungsröhren, bei der die Impulse über eine gemeinsame Impulsleitung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je einem Paar aufeinanderfolgender Röhren eine Koinzidenztorschaltung, an welche die Anode der ersten Röhre eines solchen Paares sowie die gemeinsame Impulsleitung und wechselstrommäßig die Zündelektrode der zweiten Röhre angeschlossen sind, derart vorgesehen ist, daß der genannten zweiten Röhre nur dann ein Impuls zugeführt und diese Röhre gezündet wird, wenn zwischen einer Entladung in der ersten Röhre und einem Impuls auf der gemeinsamen Impulsleitung Koinzidenz besteht, und daß beim Zünden der zweiten Röhre durch einen von dieser abgeleiteten Impuls die Entladung in der ersten Röhre gelöscht wird.
2. 2. Abänderung der elektrischen Zählschaltung nach Anspruch 1, insbesondere zur Verwendung als elektronisches Schieberegister, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite gemeinsame Impulsleitung vorgesehen ist, über die Impulse an alle Röhren angelegt werden, können, wobei die Impulse beider Impulsleitungen synchron zugeführt werden, und daß weiterhin zwischen je einem Paar aufeinanderfolgender Röhren eine zweite, an die erste und zweite Röhre des Paares und die zweite gemeinsame Impulsleitung angeschlossene Koinzidenztorschaltung derart vorgesehen ist, daß, falls die zweite Röhre leitend ist, dann ein an diese Röhre angelegter Impuls ihre Löschung be-• wirkt, wenn ein Impuls auf der zweiten Impulsleitung in Koinzidenz mit einem Sperrzustand der ersten Röhre auftritt, ν obei jedes Impulspaar, d. h. je ein Impuls auf einer der genannten Impulsleitungen, bewirkt, daß eine als Zahlenschema, einschließlich Eins, gespeicherte Nachricht, die durch eine beliebige Anordnung leitender Röhren dargestellt ist, um eine Stufe in der Schaltung weitergeschaltet wird.
3. 3. Elektrische Zählschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß positive Impulse auf der ersten gemeinsamen Impulsleitung und negative Impulse auf der zweiten gemeinsamen Impulsleitung zugeführt werden und daß die genannte zweite, einem Röhrenpaar zugeordnete Torschaltung zwischen den Anoden des Röhrenpaares liegt.
4. 4. Elektrische Zählschaltung nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Koinzidenztorschaltung einen Gleichrichter enthält, der zwischen der ersten gemeinsamen Impulsleitung und 'dem Anodenwiderstand der ersten Röhre eines Paares mit seiner Durchlaßrichtung in Richtung zur Anode liegt, und daß die der gemeinsamen Impulsleitung abgewandte Elektrode des Gleichrichters mit der Zündelektrode der genannten zweiten Röhre des Paares so verbunden ist, daß dieser Gleichrichter nur dann einen Impuls mit einer zur Zündung ausreichenden Amplitude an die Zündelektrode der zweiten Röhre hindurchläßt, wenn die erste Röhre leitend ist und wenn ein Impuls auf der gemeinsamen Impulsleitung auftritt.
5. 5. Elektrische Zählschaltung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Koinzidenztorschaltung zwischen der gemeinsamen zweiten Impulsleitung und der Anode einer ersten Röhre eines Paares einen Gleichrichter und einen Widerstand in Reihe derart enthält, daß der Gleichrichter in Richtung zu der gemeinsamen zweiten Impulsleitung leitend ist und der Verbindungspunkt des Widerstandes und des Gleichrichters mit der Anode der zweiten Röhre dieses Paares verbunden ist, und daß diese zweite Torschaltung derart aufgebaut ist, daß nur dann ein zum Löschen jener zweiten Röhre ausreichender Impuls von dem Gleich-

   richter an die Anode dieser Röhre durchgelassen wird, wenn jene erste Röhre gesperrt ist und ein Impuls auf der gemeinsamen Impulsleitung auftritt.
6. 6. Verwendung einer elektrischen Zählschaltung nach Anspruch ι oder 2 und 4 in einer Verteilerschaltung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß für jede als Ausgang verwendete Röhre eine Ausgangstorschaltung vorgesehen ist.
7. 7. Verwendung einer elektrischen Zählschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausgangstorschaltung über einen Gleichrichter mit einer gemeinsamen Impulsleitung verbunden ist, daß der Gleichrichter in Richtung von der gemeinsamen Impulsleitung zur Ausgangsklemme leitend ist, daß eine Verbindung zur Anode der betreffenden Ausgangsröhre vorgesehen ist und daß die Torschaltung derart aufgebaut ist, daß nur dann ein Ausgangsimpuls abgegeben wird, wenn die steuernde Ausgangsröhre gerade leitend ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Electrical Communication, Sept. 1950, S. 214 bis 226.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   ©«09 577/1+2 7.56 (609 797 2. 57)