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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 7. April 1954 Bekanntgemacht am 20. Dezember 1956Date of registration: April 7, 1954. Advertised on December 20, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Es ist bekannt, Triggerkreise aus Elektronenröhren oder gasgefüllten Entladungsröhren aufzubauen. Unter einem Trigger versteht man eine elektrische Kippanordnung mit zwei stabilen, Zuständen, welche durch äußere Impulse von dem einen in den anderen umgeschaltet werden,. Solche Triggerkreise werden häufig in elektrischen Rechenmaschinen als Zählerelement verwendet.It is known to build trigger circuits from electron tubes or gas-filled discharge tubes. A trigger is an electrical tilting arrangement with two stable, states, which are switched from one to the other by external impulses. Such trigger circuits are often used as a counter element in electrical calculating machines.

Die Erfindung betrifft einen magnetischenThe invention relates to a magnetic

ίο Triggerkreis, welcher aus in Reihe geschalteten ohmschen, kapazitiven und induktiven. Schaltelementen besteht, die von einer Wechselspannungsquelle gespeist werden. Erfindungsgemäß ist auf der Drosselspule eine Umschaltwicklung vorgesehen, deren Magnetfeld senkrecht zum Spulenfeld verläuft. Mit Hilfe dieser Wicklung erfolgt die Umschaltung des Triggers von einem stabilen Zustand in den anderen. Der Vorteil besteht in einer wirksamen Entkopplung der beiden Wicklungen, SO' daß die Impulsbreite der Umschaltinipulse keine Störungen verursacht.ίο trigger circuit, which is connected in series ohmic, capacitive and inductive. Switching elements consists of an AC voltage source be fed. According to the invention, a changeover winding is provided on the choke coil, whose magnetic field is perpendicular to the coil field. With the help of this winding, the Switching the trigger from one stable state to the other. The advantage is one effective decoupling of the two windings, SO ' that the pulse width of the switchover pulse does not cause any interference.

Ein Merkmal der Erfindung ist ein Ferro resonanztriggerkreis, in dem die Umschaltwicklung und die Belastungswicklung stets getrennt sind, wenn keine Triggerimpulse angelegt werden.A feature of the invention is a Ferro resonance trigger circuit in which the changeover winding and the load winding is always disconnected when no trigger pulses are applied.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und sind in den Zeichnungen veranschaulicht, die an Hand von Beispielen Ausführungsformen der Erfindung zeigen.Further features of the invention result from the description below and are illustrated in the drawings, which refer to FIG Examples show embodiments of the invention.

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I 8494 IXI 42 mI 8494 IXI 42 m

Die Zeichnungen haben folgende Bedeutung:
Fig. ι zeigt eine Reihenschaltung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Ferroresonanz; Fig. 2 ist eine graphische Darstellung derStrom-Spannungskennlinien für die Schaltung gemäß Fig. ι;The drawings have the following meanings:
Fig. Ι shows a series circuit to illustrate the mode of operation of ferroresonance; Figure 2 is a graph of the current-voltage characteristics for the circuit of Figure 1;

Fig. 3 ist ein Schaltbild eines gewöhnlichen Impedanztriggerkreises, der zwei gemischt geschaltete Ferroresonanzzweige umfaßt;Fig. 3 is a circuit diagram of a common impedance trigger circuit, which comprises two mixed-switched ferroresonance branches;

ίο Fig. 4 a, 4b und 4c sind dynamische Hysteresisdiagramme eines Industorkerns, der Triggerimpulsen ausgesetzt ist;4 a, 4b and 4c are dynamic hysteresis diagrams an inductor core exposed to trigger pulses;

Fig. 5, 6 und 7 veranschaulichen. Konstruktionsmerkmale der Drossel;Figures 5, 6 and 7 illustrate. Design features the throttle;

Fig. 8 ist ein Schaltbild eines dualeii Ferroresonanztriggers. Figure 8 is a circuit diagram of a dual ferroresonance trigger.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf magnetische Schaltelemente, bei denen die Ferroresonanz angewendet wird in Form der Reihen- schaltung eines Widerstandes R mit einer Kapazität C und einer sättigbaren. Drosselspule L sowie einer Wechselspannungsquelle E_AC. Bei entsprechender Auswahl der Werte der verschiedenen Schaltelemente und der Frequenz und Spannung der Quelle E_Aq kann. der Arbeitspunkt dieser Schaltung auf einem von zwei stabilen Zuständen, liegen. Gemäß Fig. 2, welche die Stromspannungskennlinie der Reihenschaltung von, Fig. 1 veranschaulicht, bestehen zwei stabile Zustände α und b für einen bestimmten Spannungswert E₂. The present invention relates to magnetic switching elements in which ferroresonance is used in the form of the series connection of a resistor R with a capacitance C and a saturable one. Choke coil L and an alternating voltage source E _AC . With an appropriate selection of the values of the various switching elements and the frequency and voltage of the source E _A q can. the operating point of this circuit is on one of two stable states. According to FIG. 2, which illustrates the current-voltage characteristic of the series connection of FIG. 1, there are two stable states α and b for a specific voltage value E ₂ .

Beim Übergang vom Zustand α in den Zustand b kann in der Annahme eines festen Speisespannungswertes entweder die Kondensatorspannung' durch direkte Impulsgabe an den Kondensator C oder die gesamte Speisespannung durch Spannungsimpulse an die Drosselspule L gesteigert werden bzw. die Drosselspulenimdanz durch Stromimpulse gesenkt werden, wodurch eine Erhöhung der Kondensatorspannung erfolgt. Ist die Impulsdauer gleich oder kleiner als die Schwingungsdauer der Trägerfrequenz, SO' ist eine sorgfältige Synchronisierung mit der Trägerspannung E_AC notwendig, damit der Magnetfluß im Kern erhöht und nicht verringert wird. Im allgemeinen sind Amplitude und Breite wichtige miteinander im Zusammenhang stehende Größen. Eine Verbesserung der Grundreihenschaltung kann erhalten werden durch Verwendung von, zwei in Reihe geschalteten Drosselspulen L, die einzeln mit zwei in Reihe geschalteten, Umschaltwdcklungen, die entgegengesetzt gewickelt sind, gekoppelt sind. Die Schwierigkeiten der Synchronisierung werden auf diese Weise verkleinert, da ein in einer Richtung wirkender Umschaltimpuls, der an die Gegenwicklungen angelegt wird, im allgemeinen die Neigung hat, eine der beiden. Drosselspulen zu sättigen.During the transition from state α to state b , assuming a fixed supply voltage value, either the capacitor voltage 'can be increased by direct pulse transmission to the capacitor C or the entire supply voltage can be increased by voltage pulses to the inductor L or the inductor impedance can be reduced by current pulses, which results in a The capacitor voltage is increased. If the pulse duration is equal to or less than the oscillation duration of the carrier frequency, SO ', careful synchronization with the carrier voltage E _{AC is} necessary so that the magnetic flux in the core is increased and not decreased. In general, amplitude and width are important related quantities. An improvement in the basic series connection can be obtained by using two series-connected choke coils L which are individually coupled to two series-connected switching coils which are oppositely wound. The difficulties of synchronization are reduced in this way, since a unidirectional switching pulse applied to the counter windings will generally tend to be one of the two. To saturate inductors.

Die Umschaltung in den Zustand α geringen Stroms erfolgt am besten durch eine Entladung des Kondensators durch Umschaltimpulse (Kurz-Schluß trigger). Es ist jedoch schwer, den. Stromkreis in diesen Zustand durch Impulse an der Drosselspule zu schalten, weil die Umschaltimpulse während des kurzen Zeitabschnitts, in dem der Kondensator seine Ladung ändert, angelegt werden müssen, um wirksam zu sein. Infolge dieser Schwierigkeiten wird die Reihenschaltung gemäß Fig. ι nicht oft als bistabiles Triggerelement verwendet. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung eines Triggerkreises mit nur einem Zweig liegt in dem Problem der Hochfrequenzspeisung, wenn mehrere Triggerkreise mit einer zufälligen Verteilung von Zuständen geringer und hoher Stromstärke verwendet werden,.Switching to the low current state α is best done by discharging the capacitor with switching pulses (short circuit trigger). It's hard that. To switch the circuit into this state by means of pulses at the choke coil, because the switching pulses must be applied during the short period of time in which the capacitor changes its charge in order to be effective. As a result of these difficulties, the series connection according to FIG. 1 is not often used as a bistable trigger element. Another disadvantage of using a trigger circuit with only one branch is the problem of high-frequency feed when several trigger circuits with a random distribution of low and high current states are used.

Diese Schwierigkeit kann, durch die Verwendung von zwei parallel geschalteten Ferroresonanzkreisen verringert werden, bei denen einer der beiden parallel geschalteten Zweige immer im Zustand hoher Stromstärke ist, wenn der andere im Zustand geringer Stromstärke ist. Ein Beispiel für den parallelen Zweigtriggerkreis' ist der in Fig. 3 gezeigte sogenannte Impedanztriggerkreis. Durch entsprechende Wahl der Schaltelemente und der Spannung E_AC kann ein Zweig im Zustand hoher Stromstärke und der andere im Zustand geringer Stromstärke sein oder umgekehrt, jedoch können, beide Zweige nicht gleichzeitig den gleichen Zu-'stand annehmen. Zur Unterscheidung der Schaltelemente der beiden Zweige sind die Zusätze 1 und 2 den Bezeichnungen R, C und L für die Grundschaltelemente gemäß Fig. 1 und die Drosselspulenvorspannungs- oder Umschaltwicklungen, T hinzugefügt. Der aus zwei parallel geschalteten Reihen-Ferroresonanzzweigen bestehende .Stromkreis hat auch nicht mehr die, Schwierigkeit der Umschaltung aus einem Zustand in den anderen, wie oben, besprochen. Durch die Umschaltwicklungen, T₁ und T₂ wird der Zweig mit der geringen Stromstärke immer in den Zustand hoher Stromstärke geschaltet und dort durch den Umschaltimpuls so· lange gehalten, bis der ursprünglich im hohen Zustand befindliche Kondensator C entladen ist, wodurch sein zugeordneter Zweig in den Zustand niedriger Stromstärke geschaltet wird. Wechselstromausgangssignale, deren Größen sich verändern, wenn die Ferroresonanzzweige von einem stabilen Zustand in den anderen umschalten, erhält man an Ausgangsstromkreis«m, die mit dem Verbindungspunkt der L- und C-Elemente der jeweiligen Zweige gekoppelt sind. Der Stromkreis gemäß Fig. 3 kann dual betätigt werden,, indem die Umschaltwicklungen T₁ und T₂ in Reihe geschaltet werden, so daß jeder Umschaltimpuls gleichzeitig an beide Zweige angelegt wird.This difficulty can be reduced by using two ferroresonance circuits connected in parallel, in which one of the two branches connected in parallel is always in the high current state when the other is in the low current state. An example of the parallel branch trigger circuit is the so-called impedance trigger circuit shown in FIG. 3. By appropriate selection of the switching elements and the voltage E _AC , one branch can be in the high current state and the other in the low current state or vice versa, but both branches cannot assume the same state at the same time. To distinguish between the switching elements of the two branches of the additives are added to 1 and 2, the designations R, C and L for the basic switching elements of FIG. 1 and the Drosselspulenvorspannungs- or Umschaltwicklungen, T. The circuit consisting of two series ferroresonance branches connected in parallel no longer has the difficulty of switching from one state to the other, as discussed above. The branch with the low current intensity is always switched to the high current intensity state by the changeover windings T ₁ and T ₂ and is held there by the changeover pulse until the capacitor C , which was originally in the high state, is discharged, whereby its associated branch in is switched to the low current state. AC output signals, the magnitudes of which change when the ferroresonance branches switch from one stable state to the other, are obtained on output circuits «m, which are coupled to the connection point of the L and C elements of the respective branches. The circuit according to FIG. 3 can be operated in two ways, by connecting the switching windings T ₁ and T ₂ in series, so that each switching pulse is applied to both branches at the same time.

Bei dieser Art kann der Magnetfluß nach der Phasenlage des Umschaltimpulses in bezug auf die Trägerspeisespannung erhöht oder vermindert werden. Ist die Impulsdauer jedoch kleiner als die Schwingungsdauer der Trägerspannung und ist außerdem die Amplitude des Umschaltimpulses so· gering, daß durch den Impuls allein, keine Um-Schaltung der magnetischen Triggerkreiise erreichit wird, SO^ ist eine Synchronisierung des Impulses mit der Trägerspannung notwendig.In this type, the magnetic flux according to the phase position of the switching pulse with respect to the Carrier supply voltage can be increased or decreased. However, if the pulse duration is less than that Oscillation period of the carrier voltage and also the amplitude of the switching pulse is small that the impulse alone does not switch the magnetic trigger circuits becomes, SO ^ is a synchronization of the pulse with the carrier voltage necessary.

Die transfoirmatorische Einkopplung der, Umschaltimpulse in Ferroresonanztriggerkreise nach der Fig. 3 ist jedoch mit Nachteilen behaftet, da.The transformative coupling of the switching pulses in ferroresonance trigger circuits according to FIG. 3, however, has disadvantages because.

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der Bezugspunkt für die Fluß änderungen der Drosselspule während der Impulsdauer verschoben ist.the reference point for the flux changes in the inductor shifted during the pulse duration is.

Erfmdungsgemäß wird eine Feldwicklung in jeder Zweigdrosselspule verwendet, die einen Magnetfluß rechtwinklig zu dem normalen Spulenmagnetfeld liefert und, obwohl sie die Drosselspule des Induktors L steuern kann,, den Umschaltkreis nicht mit der Drosselspule koppelt, außer wenn dasAccording to the invention, a field winding is used in each branch inductor which provides magnetic flux perpendicular to the normal coil magnetic field and, although it can control the inductor of inductor L , does not couple the switching circuit to the inductor unless it does

ίο normale und das Querfeld gleichzeitig angelegt werden. Weiterhin entsteht ohne Rücksicht auf die Polarität des normalen Spulenfeldes ein Magnetfluß immer bei Anlegung des Querfeldes. Deshalb braucht man nicht doppelte Kerne oder zwei reihen,-geschaltete Drosselspulen vorzusehen, wie oben erwähnt ist. Der polarisierte Zustand der Drosselspule infolge der Verwendung von transformatorgekoppelten Umschaltimpulsen und, die symmetrische dynamischeHysteresiskurve,.die durch Ver-Wendung von Umschaltimpulsen des Querfeldes erhalten wird, sind in der Fig. 4 veranschaulicht. Bild 4 a dieser Figur zeigt die dynamische Hystereseschleife des Drosselspulenkerns ohne Schaltimpulse, 4b bei transformatorischer Einkopplung des Schaltimpulses und 4 c bei Anwendung des Ouerfeldes.ίο normal and cross field applied at the same time will. Furthermore, regardless of the polarity of the normal coil field, a magnetic flux is generated always when the cross-field is applied. Therefore you don't need double cores or two rows connected Provide choke coils as mentioned above. The polarized state of the inductor as a result of the use of transformer-coupled switching pulses and, the symmetrical dynamic hysteresis curve, .that by using is obtained from switching pulses of the transverse field are illustrated in FIG. Figure 4 a of this figure shows the dynamic hysteresis loop of the inductor core without switching pulses, 4b with transformer coupling of the switching pulse and 4c when using the Ouerfeldes.

Der Umschaltimpuls des Ouerfeldes kann direkt durch das Kernmaterial selbst geleitet werden oder durch eine Leitung, um die herum ein zylindrisches Magneitkernelement und, die Wechselstromwicklung liegen.The switching pulse of the Ouerfeld can be passed directly through the core material itself or through a line around which a cylindrical magnetic core element and, the alternating current winding lie.

Gemäß Fig. 5 wird das Kernmaterial 10 als Leiter verwendet. Es ist zu einem Band geformt und erstreckt sich entlang der Mittelachse. In der Mitte ist es nochmals gefaltet. Dann wird eine Kupferleitung 11 an den Enden, angeschweißt oder -gelötet, um Zuleitungen zu bilden. Eine zylindrische Kernausführung ist in Fig. 6 veranschaulicht, in welcher das Kernmaterial 10 um den, Leiter 11 gerollt ist. Der hindurchgehende Leiter entspricht einer Wicklung. Es können jedoch mehrere Leiter in die mittlere Kernöffnung gebracht werden, die nach Wunsch eine einzige Wicklung, mit mehreren, Windungen oder eine Mehrzahl von Wicklungen bilden. Die Wechselstromwicklung 12 kann direkt auf das Magnetmaterial 10 oder über einen Isolierzylinder 13 gemäß Fig. 7 gewickelt werden, welcher danach auf das Kernmaterial 10 geschoben wird. Die Richtung der Kraftfeder ist in, Fig. 8 bis 10 gezeigt. Die Wechselstromwdcklung ist vorzugsweise einlagig ausgeführt, um Streufluß und verteilte Kapazität auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Sehr dünnes hochpermeables magnetisches Bandmaterial wird verwendet, um eine Drosselspule zu erhalten, bei der das Verhältnis der Reaktanz im ungesättigten Zustand zu der Reaktanz im gesättigten Zustand groß ist. Selbst bed einem großen Luftspalt kann man, Verhältnisse von 4 : ι erzielen,According to Fig. 5, the core material 10 is used as a conductor. It is shaped into a ribbon and extends along the central axis. It is folded again in the middle. Then one will Copper line 11 at the ends, welded or soldered to form leads. A cylindrical one Core implementation is illustrated in Figure 6 in which the core material 10 around the conductor 11 has rolled. The conductor going through corresponds to a winding. However, there can be several Conductors can be brought into the center core opening, with a single winding if desired form several, turns or a plurality of windings. The AC winding 12 can be wound directly onto the magnetic material 10 or via an insulating cylinder 13 according to FIG. 7 which is then pushed onto the core material 10. The direction of the power spring is in Figures 8-10 shown. The alternating current winding is preferably designed in a single layer in order to prevent leakage flux and minimize distributed capacity. Very thin, highly permeable magnetic Tape material is used to obtain a choke coil in which the ratio of The reactance in the unsaturated state to the reactance in the saturated state is large. Self bed a large air gap can be achieved, ratios of 4: ι,

Der in Fig. 3 veranschaulichte Ferroresonanz-Triggerkreis kann als dualer Trigger geschaltet sein, wie Fig. 8 zeigt, mit einem einzigen Eingangskreis 14 und zwei Ausgangskreisen 15 und 16. Die Querfeldumschaltwicklungen T 1 und T 2 werden in Reihe zum Eingangskreis geschaltet, der einseitig geerdet werden kann, wie dargestellt. Der Kondensator Ci ist durch eine Diode 17 und eine Parallelschaltung aus Widerstand 18 und Kondensator 19 überbrückt, der Kondensator C 2 durch eine Diode 20 und eine Parallelschaltung aus Widerstand 21 und Kondensator 22. Diese Elemente dienen zur Glättung und Gleichrichtung der auf den Leitungen 15 und 16 erscheinenden Ausgangspotentiale. Das gemeinsame Impedanzelement Z ist als Kondensator 23 veranschaulicht, und das eine Ende des Widerstandes 24 ist zwischen den Kondensator 23 und den Verbindungspunkt der beiden parallelen Ferroresonanzzweige geschaltet. Das andere Ende des Widerstandes 24 ist geerdet· und bildet einen Weg für das Gleichstrotnausgangssignal, das auf den Leitungen 15 und 16 auftritt, Der Widerstand 24 kann jedoch wegfallen bei Verwendung einer Induktivität oder eines Widerstandes als gemeinsames Impedanzelement.The illustrated in Fig. 3 ferroresonant trigger circuit may be connected as a dual trigger, as shown in FIG. 8 with a single input circuit 14 and two output circuits 15 and 16 shows the Querfeldumschaltwicklungen T 1 and T 2 are connected in series to the input circuit, the one-sided can be grounded as shown. The capacitor Ci is bridged by a diode 17 and a parallel circuit of resistor 18 and capacitor 19, the capacitor C 2 by a diode 20 and a parallel circuit of resistor 21 and capacitor 22. These elements are used to smooth and rectify the lines 15 and 16 appearing output potentials. The common impedance element Z is illustrated as a capacitor 23, and one end of the resistor 24 is connected between the capacitor 23 and the connection point of the two parallel ferroresonance branches. The other end of resistor 24 is grounded and provides a path for the DC output signal appearing on lines 15 and 16. However, resistor 24 can be omitted if an inductor or resistor is used as the common impedance element.

Es sei angenommen, daß der Zweig 1 im Zustand hoher Stromstärke ist, wie oben beschrieben, und Zweig 2 im Zustand niedriger Stromstärke, Ein an Leitung 14 angelegter Umschaltimpuls beliebiger Richtung erregt die Wicklungen Ti und T 2 gleichzeitig und schaltet damit den Triggerkreis um, so daß jetzt im Zweig 1 ein geringer Strom und im Zweig 2 ein großer Strom fließt. Am Ausgang 16 tritt eine Potentialerhöhung' auf, während ein Abfall am Ausgang 15 festgestellt wird, Der Zweig mit niedrigem Strom wird, immer in den, Zustand hoher Stromstärke geschaltet, und, dort so lange gehalten, bis der Kondensator C des ursprünglich im Zustand hohen Stromes befindlichen Zweiges sich entladen, und dadurch den zugeordneten Zweig in den Zustand niedriger Stromstärke umschaltet.It is assumed that the branch 1, as described above in the state of high current intensity, and branch 2 is lower in the state current, A on line 14 applied switching pulse arbitrary direction energizes the windings Ti and T 2 at the same time and thus switches to the trigger circuit so that now a small current flows in branch 1 and a large current in branch 2. A potential increase occurs at output 16, while a drop is detected at output 15. The branch with the low current is always switched to the high current state and held there until the capacitor C of the originally high state Current branch is discharged, thereby switching the associated branch to the low current state.

Durch die Verwendung eines Querfeld.es sind, die magnetischen Flußänderungen in, der Spule unabhängig von der Phasenlage der Triggerimpulse symmetrisch, und das Problem der Triggerimpuls- und Trägersynchronisierung fällt weg, wodurch sich eine zuverlässige Arbeitsweise als bistabiler magnetischer Trigger ergibt. Weiterhin sind die Wechselstromwicklungen, der Spulen L und der Triggeirwicklungen T nur dann, gekoppelt, wenn die Triggerimpulse angelegt werden, und infolgedessen, können unerwünschte, von den Strömen in den Ferroresonan.zzweigen erzeugte Oberwellen nur während der Triggerimpulszeiten, in die Signalstromkreise gelangen.By using a Querfeld.es, the magnetic flux changes in the coil are symmetrical regardless of the phase position of the trigger pulses, and the problem of trigger pulse and carrier synchronization is eliminated, which results in reliable operation as a bistable magnetic trigger. Furthermore, the AC windings, the coils L and the trigger windings T are only coupled when the trigger pulses are applied, and as a result, undesired harmonics generated by the currents in the ferroresonan branches can only enter the signal circuits during the trigger pulse times.

Der beschriebene duale Trigger kann in bekannter Weise in Zählerkreisen, Stellenverschiebungsregistern u. dgl. verwendet werden,, bei denen eine Kette von, Triggerkreisen, untereinander verbunden ist.The dual trigger described can be used in a known manner in counter circuits, position shift registers and the like are used, in which a chain of trigger circuits are connected to one another is.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Magnetic trigger circuit, consisting of ohmic, capacitive, and inductive switching elements, which are fed by an alternating voltage source, in, s-

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special for electric calculating machines, characterized in that on the choke coil a changeover winding is provided, the magnetic field of which is perpendicular to the coil field.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that two ferroresonance branches connected in parallel are connected in series with an impedance element and the voltage source are.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the output circuits each to the connection point of the inductance and capacitor switching elements of the ferroresonance branches are connected.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the saturable inductances each comprise a coil wound on an elongated core made of consists of at least one folded strip of conductive magnetic material, and on it Ends cables for the connections and switching windings are attached.

5. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the saturable inductances consist of coils that are wound on a cylindrical core made of Strip of magnetic material is formed, and in which there is at least one reversing winding is located.

Considered publications:

Electronics, 25, pp. 121 to 123, 1952, No.
(April).

1 sheet of drawings