DE1173528B - Zaehlschaltung mit ? Stufen, von denen jede Stufe eine Entladungsroehre enthaelt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche KL: 21 al - 36/22

Nummer: 1173 528

Aktenzeichen: St 9351 VIII a/21 al

Anmeldetag: 25. Januar 1955

Auslegetag: 9. Juli 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zählschaltung mit η Stufen, von denen jede Stufe eine Entladungsröhre enthält, von welch letzteren eine Anzahl ρ für l<p<n-l mit Hilfe von Verriegelungsschaltungen gleichzeitig leitend und eine Anzahl q=n—ρ nichtleitend gehalten wird, über welche Verriegelungsschaltungen die Anoden der leitenden Röhren die Gitter der nichtleitenden Röhren und die Anoden der nichtleitenden Röhren die Gitter der leitenden Röhren steuern.

Ausgangspunkt für die Erfindung ist eine Zählschaltung mit η Stufen mit je einer Entladungsröhre, gekennzeichnet durch eine beliebige Kombination von ρ Röhren (p > 1), die gleichzeitig leitend sind, während die übrigen (n—p) Röhren [(n—p)>l] mit Hilfe von Verriegelungselementen zwischen den Anoden der genannten Kombination von ρ leitenden Röhren einerseits und den Gittern der (n—p) nichtleitenden Röhren andererseits nichtleitend sind und jedes Verriegelungselement mit einem Leiter versehen ist, mit dem einerseits gesonderte Gleichrichterzellen enthaltende Verbindungen mit den Anoden der genannten ρ Röhren derart verbunden sind, daß dieser Leiter die positivste der diesen Gleichrichterzellen zugeführten Spannungen annimmt, und mit dem andererseits steuernde, gesonderte Gleichrichterzellen enthaltende Verbindungen mit den Gittern der übrigen (n—p) Röhren verbunden sind, so daß diese aus allen in dieser Weise angeschlossenen Verriegelungselementen die negativste Spannung annehmen, wodurch die Zählschaltung höchstens

η
η—ρ

n\

pl(n—p)\

stabil verriegelte Zustände annimmt.

Auch die Zählschaltung gemäß der Erfindung ist mit einer Anzahl von Zählröhren und einer Anzahl von Verriegelungselementen ausgerüstet, die aber im Gegensatz zu der älteren Schaltung nur in eben solcher Anzahl wie Zählröhren vorhanden sind, wobei außerdem auch die Zahl der Stellungen der Zählschaltung bis auf η reduziert ist. Dies hat sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, zumal es sich gezeigt hat, daß die Ersparnis von Verriegelungselementen noch schwerer ins Gewicht fällt als die Verringerung der Anzahl der Stellungen.

Der Erfindungsgedanke besteht nun insgesamt darin, daß bei der einleitend angegebenen Gattung von Zählschaltungen mit «Stufen ηVerriegelungs-

Zählschaltung mit η Stufen, von denen jede Stufe eine Entladungsröhre enthält

Anmelder:

Staatsbedrijf der Posterijen,

Telegrafie en Telefonie, Den Haag

Vertreter:

Dr.-Ing. O. Stürner, Patentanwalt,

Pforzheim, Julius-Naeher-Str. 13

Als Erfinder benannt:

Hendrik Cornells Anthony van Duuren,

Wassenaar,

Antonie Snijders, Den Haag (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 27. Januar 1954 (184 661)

schaltungen vorgesehen sind, welche je einerseits mit den Anoden der Röhren einer Gruppe von α aufeinanderfolgenden Röhren aus der Gruppe der in einer bestimmten Schrittstellung leitenden Röhren und andererseits mit den Gittern einer Gruppe von b aufeinanderfolgenden Röhren aus der Gruppe der in der gleichen Schrittstellung nichtleitenden Röhren über einen Zwischenraum von (p—a) Röhren verbunden sind und diese Verriegelungsschaltung eine galvanische Verbindung zwischen den betreffenden Anoden und Gittern bildet, wobei die aus α bzw. b Röhren bestehenden Gruppen unter Beachtung der Beziehung

a-b

P~Q

für in bestimmter Reihenfolge betrachtete Verriegelungsschaltungen zyklisch gegeneinander versetzt sind.

Die erfindungsgemäße Schaltung darf nicht mit einer sogenannten Triggerschaltung verwechselt werden, also nicht mit einer Schaltung, bei der je zwei Röhren ein Paar bilden, bei dem jede Röhre wechselweise abhängig vom nichtleitenden bzw. leitenden

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Zustand des Paares leitend oder nichtleitend ist. quelle verbunden ist. Ein dritter geerdeter Zweig Eine solche Verriegelung wird bei der erfindungs- mit dem Widerstand R₅ ist zur Stabilisierung vorgegemäßen Schaltung gerade nicht verwendet. sehen. Der andere Pol der negativen Spannungs-

Der erfindungsgemäßen Röhren-Zählschaltung quelle (—) und der andere Pol der positiven Spankommt auch wegen der zyklischen Reihenfolge, in 5 nungsquelle (+) sind zusammen geerdet. Die der die Schaltung die η Stellungen durchläuft, große Spannungsteiler können so bemessen werden, daß Bedeutung zu. Diese Eigenschaften treten in Erschei- der Gitterspannungssprung in Hinsicht auf das Erdnung bei der Anwendung der erfindungsgemäßen potential nahezu symmetrisch ist. Zählschaltung für Frequenzteilung, Steuerung von In Abweichung von F i g. 1 sind in F i g. 2 statt

Stromtoren und Erzeugung von Wechselspannungen io der eigentlichen Anoden A₁ und A_k die reduzierten verschiedener Phase für Synchronisierungs- oder Anodenspannungen U₁ und U_k herausgeführt. Auch in Regelungszwecke. den folgenden Figuren bedeutet U stets eine redu-

Nach der Erfindung enthält die Zählschaltung zierte, A eine eigentliche Anode. Die Kathoden K η Zählröhren in Kathodenbasisschaltung, wovon eine aller η Zählröhren und etwa auch die der Schaltbeliebige Anzahl p>l leitend und die übrigen 15 röhre können dann geerdet werden. q=(n—p)>l nichtleitend gehalten werden, und In den folgenden Figuren sind die Kathoden K₀

zwar mittels nichtlinearer Widerstände, die /i-fach der Schaltröhre und K₁ bis K_n der Zählröhren samtzwischen den Anoden von je α aufeinanderfolgenden lieh zur Erhaltung einer negativen Gitterspannung Zählröhren und den Gittern von b andern aufein- zusammen über einen Widerstand Rd und einen Entanderfolgenden Zählröhren in zyklischer Aufein- 20 kopplungskondensator Cb mit der negativen Spananderfolge vorgesehen sind, wobei nungsquelle verbunden.

Im Falle eines erdsymmetrischen Gitterspannungs- \a—b\ = \p — q. Sprunges können Rd und Cb = O genommen werden,

wobei sämtliche Kathoden geerdet werden.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren erläutert. 25 Die stabilisierende Wirkung der Kombination geht F i g. 1 und 2 zeigen Prinzipschaltungen der Zähl- zwar dann verloren, was aber in gewissen Anwen-

röhren; düngen, z. B. beim Durchlaufen von mehreren

F i g. 3 und 4 zeigen beispielsweise eine östufige Stellungszyklen, gerade von Wert sein kann, bzw. eine 5stufige Zählschaltung; Des weiteren ist in F i g. 1 und 2 noch eine Neon-

F i g. 5 zeigt symbolisch das Schaltbild einei 30 Indikatorlampe L in Reihe mit einem Widerstand R₂ «-stufigen Zählschaltung; angegeben. Wenn die Röhre B leitend ist, glüht die

F i g. 6 und 7 geben Beispiele einer 8stufigen Zähl- Lampe L.

schaltung nach dem allgemeinen Grundsatz von In F i g. 3 und 4 werden Beispiele einer östufigen

Fig. 5; bzw. einer 5stufigen Zählschaltung nach der Erfin-

F i g. 8, 9 und 10 geben Beispiele einer 9stufigen 35 dung angegeben.

Zählschaltung nach dem allgemeinen Grundsatz von Im allgemeinen sind von den η Zählröhren ρ lei-

Fig. 5; tend und q=(n—p) nichtleitend. Es gibt dann η Ver-

Fig. 11 gibt symbolisch das Schaltbild einer ver- riegelungselemente, welche je zwischen den Anoden einfachten η-stufigen Zählschaltung nach der Erfin- von α aufeinanderfolgenden Zählröhren und den dung, wobei η eine ungerade Zahl ist; 40 Steuergittern von b aufeinanderfolgenden hinsicht-

F i g. 12 zeigt beispielsweise eine 5stufige Zähl- lieh Rangnummer der besagten Gruppe von α Röhren schaltung nach dem Schaltbild von Fig. 11. gerade oder nahezu diametral gegenüberliegenden

In F i g. 1 und 2 sind die Prinzipschaltungen von Zählröhren angebracht sind.

beliebigen, mit Buchstaben / und k bezeichneten Zahl- Man ist nun verhältnismäßig frei in der Wahl

röhren wiedergegeben. In den weiteren Figuren wer- 45 von α und b, wenn nur die Bedingung den diese grundsätzlichen Röhrenschaltungen mit
Rechtecken dargestellt. \p—q\ = \a—b\

Gemäß F i g. 1 werden die Röhren B₁ und B_k, die

eine Doppeltriode bilden können, in Kathodenbasis- erfüllt ist. Man wird indessen aus wirtschaftlichen schaltung über Anodenwiderstände R₁ gespeist. Die 50 Erwägungen die kleinstmöglichen α und b anstreben. Kathoden werden bei K, die Steuergitter bei G und Wenn n=6, kann man p=2, q=4 nehmen, α und b die Anoden bei A angeschlossen. Bei Verwendung können dann auch = 2 bzw. = 4 gewählt werden, von Sperrzellen in den Verriegelungselementen ist dies ist aber ziemlich unwirtschaftlich. Die Kombies wichtig, den Spannungssprung an der Anode A nation a = 1, b = 3 ist auch möglich. Diese ist im beim Übergang der Röhre von der leitenden in die 55 Beispiel von F i g. 3 angewendet. Ein Verriegelungsnichtleitende Stellung oder umgekehrt auf ungefähr element besteht dann aus drei Sperrzellen S_n, S₂₁ die Größe des diesem Anodenspannungssprung ent- und S₃₁, mittels derer die Gitter G₃, G₄ und G₈ entsprechenden Gitterspannungssprung zu reduzieren; koppelt sind.

der Anodenspannungssprung soll aber mit Rück- Weil a = 1, braucht in den nach der Anode CZ₁

sieht auf die erwünschte Stabilität ein wenig größer 60 führenden Zweig an sich keine Zelle aufgenommen als der Gitterspannungssprung bleiben. Dies ist mit zu werden. Die doch aufgenommene Zelle S₅₁ hat Rücksicht auf die beschränkte Sperrspannung von eine andere Aufgabe als die der Verriegelung; sie Gleichrichtzellen notwendig. dient zur Fortschaltung.

Die Art, in der die Anodenspannungen reduziert Hätte man aber a = 2, b = 4 gewählt, so würde

werden, ist in F i g. 2 angegeben. 65 man zwei Sperrzellen vorgesehen haben, die z. B.

Dabei werden Spannungsteiler verwendet, von mit den Anoden U₁ und U₂ verbunden und so ge-

denen ein erster Widerstand R₃ mit der Anode und schaltet sein würden, daß der Zentralpunkt des be-

ein zweiter, R₄, mit einer negativen Spannungs- trachteten Verriegelungselements der positiven Span-

nung folgte. Andererseits würde der Zentralpunkt dann über vier andere Sperrzellen mit den Gittern G₃, G₄, G₅ und G₆ den Anoden U₁ und U₂ diametral gegenüber verbunden sein, und zwar derart, daß die Gitter der negativen Spannung folgten. In der Stellung der Zählschaltung, in der die Röhren 1 und 2 leitend sind, würde dann allein das betrachtete Verriegelungselement am Zentralpunkt und damit auch die entsprechenden Gitter G₃ bis G₆ eine negative Spannung bekommen. Die Schaltung würde also in der betrachteten Stellung verriegelt bleiben.

Im gegebenen Fall, wo a = 1 und b — 3, sind die folgenden Stellungen möglich (x=leitend); ο=nichtleitend):

Stellung	1	2	Röhre	4	S	6
	X	X	3	O	O	O
1	O	X	O	O	O	O
2	O	O	X	X	O	O
3	O	O	X	X	X	O
4	O	O	O	O	X	X
5	X	O	O	O	O	X
6		O

In der ersten Stellung bekommen das erste und das zweite Verriegelungselement am Zentralpunkt eine negative Spannung, wodurch über die Sperrzellen 1S₁₁, S₂₁, S₃₁, S₁₂, S₂₂, S₃₂ die Gitter G₃ bis G₆ negativ gehalten werden.

Die Zählschaltung bleibt also stabil in derselben Stellung verriegelt. In allen andern möglichen Stellungen besorgen in ähnlicher Weise andere Kombinationen von zwei aufeinanderfolgenden Verriegelungselementen eine stabile Verriegelung.

Die Zentralpunkte sind alle über hochohmige Widerstände A₆₁ + R₆₁₅ mit der positiven Spannungsquelle verbunden, wenn sie der negativsten der an die steuernden Sperrzellen gelegten Spannungen folgen, und mit der negativen Spannungsquelle im andern Fall. Dies ist aus der deutschen Auslegeschrift 1024116 bekannt.

Eine andere Möglichkeit nach der Erfindung besteht in der Wahl von ρ = 3, q = 3 und dementsprechend a = 1, b = 1. In diesem Fall besteht jedes Verriegelungselement aus einer zwischen G₁ und U_j+3 geschalteten Sperrzelle, in zyklischer Aufeinanderfolge, wobei auf die letzte Rangnummer die erste wieder folgt. Weiterhin ist die Wahl von a=2, b—2 möglich; die Gitter G₁ und G_i+1 sind dann über ein und dasselbe Verriegelungselement mit den Anoden U_i+3 und U_j+i verbunden. Zum Schluß kann noch a = 3, 6 = 3 genommen werden, aber dies ist ziemlich unwirtschaftlich für eine Zählschaltung mit sechs Lagen.

Die Fortschaltung kann in der in Fig. 3 angegebenen Weise erfolgen. Jeder Röhre entspricht ein Fortschaltelement, das über eine Sperrzelle mit der »verzögerten Anode« dieser Röhre verbunden ist. Unter »verzögerter Anode« ist hier der Leiter zu verstehen, der über ein verzögerndes Netzwerk (,RC-Netzwerk) entweder direkt mit der Anode oder mit der reduzierten Anode verbunden ist. In F i g. 3 sind diese i?C-Netzwerke die Kombinationen R₁C₁ bis R_eC_e; die verzögerten Anoden sind also die Leiter VU₁ bis VU₆.

Des weiteren ist ein Fortschaltleiter U₀ vorgesehen, welcher in der Regel positiv ist, und zwar dadurch, daß die Fortschaltröhre 0 nichtleitend ist. Ein der Zählschaltung über den Eingang P zugeführter positiver Impuls macht über den Kondensator Ca die Röhre 0 für kurze Zeit leitend; der Fortschaltleiter wird also negativ. Alle Fortschaltleiter bekommen also über die Sperrzellen S₀₁ bis S₀₆ eine negative Spannung. Nur die Zentralpunkte der Fortschaltelemente, die in der betrachteten Ausgangslage über die Sperrzelle S₆ schon eine negative Spannung zugeführt bekamen, können nun negativ werden. Diese negative Spannung erscheint auch über Sperrzelle S₄ am Zentralpunkt des dem betrachteten Fortschaltelement entsprechenden Verriegelungselements, so daß von der über Sperrzelle S₅ angelegten Spannung unabhängig die dem Verriegelungselement entsprechenden Gitter zwangsmäßig negativ werden. Dadurch geht die Zählschaltung in die den bei der Fortschaltung gesteuerten Verriegelungselementen entsprechende Stellung über. Dadurch können untei der Steuerung von Impulsen am Eingang P der Schaltung alle Lagen zyklisch und periodisch durchlaufen werden. Dabei gibt es noch mehrere Möglichkeiten hinsichtlich der Verbindung der Punkte W und X von Verriegelungs- und Fortschaltelementen.

Je nach der Art des Verbindens können die verschiedenen Stellungen in der folgenden zyklischen Reihenfolge durchlaufen werden:

Stellung	Röhre 12 3 4 5 6	Röhre 12 3 4 5 6	Röhre 12 3 4 5 6
35 1 2 3 4 5 40 6	XXOOOO OXXOOO O O X X O O O O O X X O O O O O X X XOOOOX	XXOOOO O O X X O O O O O O X X XXOOOO O O X X O O O O O O X X	XXOOOO O O O X X O XXOOOO O O O X X O XXOOOO O O O X X O

Nicht all diese Möglichkeiten haben großen praktischen Wert, z.B. ist ihr Wert geringer, wenn η gerade ist. Drum empfiehlt sich eine weitere Vereinfachung der Fortschaltung, wie noch näher beschrieben wird.

Umkehrbarkeit in den Verriegelungselementen hat hinsichtlich der Fortschaltung auch Umkehrbarkeit in den Fortschaltelementen zur Folge. Wenn alle Sperrzellen umgekehrt werden, geht die Zählschaltung in eine solche mit ρ ~ 4 und q = 1 über, wobei jedoch a — 1 und b = 3 sind. Auch dann ist die Bedingung

\p-q\ = \a—b\

erfüllt. Die von a = 1 und b = 3 ist weiter der von a = 3, b = 1 gleichwertig, was leicht zu ersehen ist.

F i g. 4 zeigt beispielsweise eine 5stufige Zählschaltung, welche übrigens der Schaltung von F i g. 3 ähnlich ist.

In dieser Schaltung ist ρ — 2, q — 3 gewählt worden. Also kann a = 1, b = 2 oder a = 2, b = 3 sein. Mit Rücksicht auf Ersparung ist a = 1, b — 2 gewählt worden.

Auch hinsichtlich der Fortschaltung ist die Schaltung gemäß F i g. 4 derjenigen nach F i g. 3 analog. Durch die Verbindung der Punkte X₁ bis Z₅ und PF₁ bis W₅ bedingt, können die fünf möglichen Stel-

lungen in den folgenden Reihenfolgen durchlaufen werden:

Stellung

1

Röhre 2 3 4

O

O

5

1

Röhre 2 3 4

O

O

5

1

Röhre 2 3 4

O

O

5

1

X

X

X

O

O

X

X

X

X

O

X

X

O

X

O

2

O

X

X

X

O

O

O

O

O

O

O

O

X

O

X

3

O

O

O

X

O

X

O

X

O

X

O

X

O

O

O

4

O

O

O

O

X

O

X

O

X

O

X

O

X

X

X

5

X

O

X

O

O

X

O

O

O

Über Sperrzellen S₃₁ und S₄₁ wird also nur Gitter G₅ die Gelegenheit gegeben, positiv zu werden, dabei wird Gitter G₆ über Sperrzelle G₃₂ negativ gehalten, so daß Röhre 6 leitend wird. Die neue Stellung hat sich also eingestellt. Die folgenden Stellungen können so zyklisch durchlaufen werden:

Die zweite und die dritte Reihenfolge sind, wie ersichtlich, ähnlich.

Wie bereits erwähnt, kann die Fortschaltung erheblich vereinfacht werden; die Fortschaltelemente werden dann mit ihren Zentralpunkten PF₁ bis W_n, die auch über die Widerstände R₇₁ bis R₇₅ mit Minuspotential verbunden sind, direkt über eine entkoppelnde Sperrzelle mit einem Steuergitter verbunden. Die einzige daraus erwachsende Beschränkung ist, daß zwei aufeinanderfolgende Stellungen wenigstens eine leitende Röhre gemeinschaftlich haben müssen. Übrigens kann die Fortschaltung frei gewählt werden, unter der Bedingung, daß sie zyklisch ist.

F i g. 5 gibt ein allgemeines Schaltbild für den Fall, daß eine ungerade Anzahl η Zählröhren vorgesehen ist, wobei ' p—q ^! = 1, somit auch | α—b | = 1.

Die Zentralpunkte der Verriegelungselemente fallen nun mit den Anoden U oder mit den Gittern G, je nach Auffassung, zusammen. In F i g. 5 sind das

Stellung	10	1	1	2	3	4	Röhre	6	7	8	9
2	X	X	X	X	5	O	O	O	O
3	0	X	X	X	O	0	0	O	O
15 4	O	0	X	X	X	X	O	O	O
5	O	O	O	X	X	X	X	O	O
6	O	O	O	O	X	X	X	X	O
7	O	O	O	O	X	X	X	X	X
8	X	O	O	O	O	O	X	X	X
20 9	X	X	O	O	O	O	O	X	X
	X	X	X	O	O	O	O	O	X
			O

wobei auf die neunte Stellung wieder die erste folgt. Indem die Punkte W₁ bis W^ der Fortschaltelemente

as anders mit den aufeinanderfolgenden Gittern verbunden werden, können die Stellungen in einer andern zyklischen Reihenfolge durchlaufen werden, wenn nur die Forderung erfüllt wird, daß zwei aufeinanderfolgende Stellungen wenigstens eine leitende Röhre gemeinschaftlich haben müssen.

Die Fortschaltung, die bei den Verbindungen in Fig. 8 auftritt, tritt im allgemeinen auf, wenn Punkt W; über eine Entkoppelzelle mit Gitter

erste, das

-te und das n-te Verriegelungs- °7-/>+ι verbunden wird usw.

element und die Verbindungen mit den zugehörigen steuernden Elektroden dargestellt. Steuernde und gesteuerte Elektroden liegen hinsichtlich Rangnummer einander diametral gegenüber.
Jedes Verriegelungselement hat zwei Sperrzellen Indem Punkt W₁ über Sperrzellen mit Punkt G_;__pj.₂, usw. verbunden wird, erfolgt eine Fortschaltung, wobei zwei aufeinanderfolgende Stellungen durch den Leitfähigkeitswechsel von zwei aufeinanderfolgenden Röhren gekennzeichnet sind.

Im Beispiel von F i g. 8 durchläuft die Schaltung

S₃ und S₄. Jedes Fortschaltelement hat eine Sperr- die Stellungen dann wie folgt: zelle nach dem Fortschaltleiter U₀ hin, eine Sperrzelle S₂ nach dem verzögerten Ausgang VU hin und eine Sperrzelle S₁ nach einem Gitter G hin.

Die Wirkung kann an Hand des in F i g. 8 gegebenen Beispiels leicht begriffen werden. F i g. 8 gibt das Schaltbild einer g-fachen Zählschaltung, wobei ^; p — q I = 1, a — 1 und b = 2.

In der ersten Stellung (Röhren 1 bis 4 leitend) bekommen nur die ersten vier Verriegelungselemente von den Ausgängen U₁ bis U_t eine negative Spannung, die über Sperrzellen S₃₁, S₄₁ bis S₃₄, S₄₄ die Gitter G₅ bis G₉ negativ hält. Die übrigen Gitter sind positiv, so daß die Zählschaltung stabil verriegelt bleibt.

Für jede der neun Stellungen, in denen vier aufeinanderfolgende Zählröhren leitend sind, tritt durch den zyklischen Charakter der Schaltung eine analoge Verriegelung auf. Wenn nun, von der ersten Stellung ausgehend, der Fortschaltleiter U₀ infolge eines Steuerimpulses am Eingang P des Schalters für eine kurze Zeit negativ wird, wird über Sperrzellen S₂₁ bis S₂₄ und S₁₁ bis S₁₄ der ersten vier Fortschaltleiter auf die Gitter G₇, G₈, G₉ und G₁ eine negative Spannung gebracht.

Das letzterwähnte Gitter war anfangs positiv und wird nun negativ, wodurch die Ausgänge U₁ und U₂ positiv werden.

Stellung	1	2	3	4	Röhre 5	6	7	8	9
1	X	X	X	X	O	O	O	O	O
2	O	O	X	X	X	X	O	O	O
3	O	O	O	O	X	X	X	X	O
50 4	X	O	O	O	O	O	X	X	X
5	X	X	X	O	O	O	O	O	X
6	O	X	X	X	X	O	O	O	O
7	O	O	O	X	X	X	X	O	O
8	O	O	O	O	O	X	X	X	X
55 9	X	X	O	O	O	O	O	X	X

Fig. 6 zeigt beispielsweise eine geradzahlstufige, und zwar 8stufige Zählschaltung nach dem allgemeinen Schaltbild von F i g. 5. Dabei ist ρ — q = 4, so daß es für die Verriegelung die folgenden Möglichkeiten gibt:

a = 3, b = 3

a = 2, 6 = 2 a=l, b = l

Die letzte Möglichkeit ist auch diejenige mit geringstem Aufwand. Diese ist in der Zählschaltung von F i g. 6 angewendet worden. Kennzeichnend ist hierbei aber, daß dabei mehrere Zyklen von «Stellungen möglich sind. Will man diese Möglichkeit benutzen, so durchlaufen die vier gebildeten Kippschaltungen alle möglichen Stellungen (2⁴), hierzu empfehlen sich normale binäre Zählschaltungen.

Die bei der Schaltung nach F i g. 6 beschriebene Erscheinung, daß mehrere Zyklen durchaufen werden können, gilt im allgemeinen Fall einer n-stufigen Schaltung, wenn η genügend groß gewählt wird. Das Beispiel von Fig. 8, eine 9stufige Zählschaltung, diene zur Erläuterung. Dabei ist \p—q\ = l und a = 1, b = 2.

Die Verbindung der W-Punkte ist so gewählt worden, daß bei Fortschaltung die neun Stellungen wie folgt durchlaufen werden:

Stellung	1	2	3	4	Röhre	6	7	8	9
	X	X	X	X	5	O	O	O	O A
1	O	X	X	X	O	O	O	O	O
2	O	O	X	X	X	X	O	O	O
3	O	O	O	X	X	X	X	O	O
4	O	O	O	O	X	X	X	X	O
5	O	0	O	O	X	X	X	X	X
6	X	O	O	O	O	O	X	X	X
7	X	X	O	O	O	O	O	X	X
8	X	X	X	O	O	O	O	O	X
9				O

Der folgende Zyklus ist ebenfalls möglich, weil auch hierbei sowohl statische Verriegelung wie Fortschaltung den Anforderungen genügen:

Stellung	1	2	3	4	Röhre	6	7	8	9
	X	O	O	X	5	O	X	O	O
1	O	X	O	O	O	O	O	X	O
2	O	O	X	O	X	X	O	O	X
3	X	O	O	X	O	O	X	O	O
4	O	X	O	O	O	O	O	X	O
5	O	O	X	O	X	X	O	O	X
6	X	O	O	X	O	O	X	O	O
7	O	X	O	O	O	O	O	X	O
8	O	O	X	O	X	X	O	O	X
9				O

Da 9 ein Vielfaches von 3 ist, zeigt es sich, daß diese Zyklen nur drei unterscheidende Stellungen enthalten.

Diese Erscheinung tritt stets auf, wenn η ein Vielfaches einer Primzahl ist; ein Zyklus oder mehrere von den zusätzlichen Zyklen haben dann eine Anzahl von Stellungen, die nur einem Primfaktor von η gleich ist. Ist dagegen η selbst eine Primzahl, so entspricht dieser auch die Anzahl der möglichen Stellungen.

Dies gilt sowohl für eine gerade wie für eine ungerade Zahlrt, nur bei Primzahlen haben auch die zusätzlichen Zyklen sämtlich η verschiedene Stellungen.

Wenn n= 11, gibt es also drei verschiedene Zyklen von je elf Stellungen, von denen hierunter stets eine Stellung gegeben ist:

Zyklus

1

2

3

4

Röhre

6

7

8

9

10

11

1

Zyklus

X

X

X

X

5

O

O

O

O

O

O

-1

1.

Zyklus

X

X

O

X

X

O

O

X

X

O

O

-1

2.

X

O

O

O

X

O

X

X

X

X

O

3.

X

Durch zyklische Vertauschung bekommt man aus ίο jeder der gegebenen Lagen die übrigen zehn zu dem Zyklus gehörigen Stellungen.

Durch Verwendung von zusätzlichen Fortschaltelementen und einem verzweigten Fortschaltleiter mit Mitteln, um einen Zweig davon vorübergehend unwirksam zu machen, kann man auch hier wieder alle dreiundreißig Stellungen erhalten.

Die gegebenen Mittel sind also nicht auf eine bestimmte Weise in ihrer Anwendung beschränkt, ausgenommen den Fall, in dem keine zusätzlichen ao Zyklen vorkommen.

Bei einem ungeraden η für die zusätzlichen Zyklen wird die Differenz | ρ — q j um 2 größer.

Bei der erläuterten 9stufigen Zählschaltung zeigt es sich dann auch, daß für die zusätzlichen Stellungen ρ von 4 auf 3 abnimmt, während bei der listungen Zählschaltung ρ in den zusätzlichen Zyklen von 5 auf 6 zunimmt.

Bei einem ungeraden η und einem geraden ρ zeigt es sich also, daß ρ in den zusätzlichen Zyklen um 1 abnimmt, während bei einem ungeraden η und einem ungeraden ρ die letztere Größe um 1 zunimmt. Bei einer nützlichen Verwendung der zusätzlichen Stellungen muß man also keine automatische negative Gitterspannung anwenden, da diese die beschriebene Änderung von ρ verhindert; es sei denn, daß η so groß ist, daß eine Zu- oder Abnahme von ρ um 1 wenig ausmacht.

Um die Erscheinung der zusätzlichen Stellungen zu verhindern, kann man bei einem nicht zu großen und ungeraden η in erster Linie automatische negative Gitterspannung vorsehen.

Da aber erst bei η = 9 zusätzliche Stellungen auftreten, ist die stabilisierende Wirkung davon schon fraglich. Besser ist es deshalb, die Verriegelung ein wenig verwickelter auszuführen.

Es zeigt sich, daß im allgemeinen keine zusätzlichen Stellungen mehr auftreten können, wenn hinsichtlich der Verriegelung die folgende Bedingung erfüllt ist:

3{a+b)>(jp+q).

Für die Sstufige Zählschaltung mit (p+q) = 8 bedeutet dies, daß (a+b) ^ 3, damit keine zusätzlichen Stellungen auftreten. Die Mindestzahl von Sperrzellen, womit dies erzielt werden kann und zugleich die Bedingung

a—b\ = \p-q\

erfüllt ist, beträgt a = 2, b = 2, d. h., je Verriegelungselement sind dann vier Sperrzellen erforderlich. Wenn es möglich ist, α oder b = 1 zu nehmen, fällt der Zentralpunkt eines Verriegelungselements mit einer Anode bzw. einem Gitter zusammen; die Sperrzelle im Zweig zwischen Zentralpunkt und Anode oder Gitter kann dann weggelassen werden.

Es liegt also auf der Hand, für den Fall von η = 8,

p-q
wobei

= 2 zu nehmen. Dann sind a = 1 und b = 3, also nur drei Sperrzellen je Verriegelungs-

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element vorgesehen sind, wobei trotzdem die Bedingung

3 (a+b) >(p+q)
erfüllt ist.

F i g. 7 gibt beispielsweise das Schaltbild dieser Zählschaltung wieder, wobei ρ = 3, q = 5, a = 1, 6 = 3. Die Punkte W der Fortschaltelemente sind derart verbunden, daß bei Fortschaltung die Stellungen wie folgt durchlaufen werden:

Stellung	1	2	3	Röhre	5	6	7	8
	X	X	X	4	O	O	O	O
1	O	X	X	O	O	O	O	O
2	O	O	X	X	X	O	O	O
3	O	O	O	X	X	X	O	O
4	O	O	O	X	X	X	X	O
5	O	O	O	O	O	X	X	X
6	X	O	O	O	O	O	X	X
7	X	X	O	O	O	O	O	X
8			O

— obschon sie an sich zu wenig Sicherheit gegen Entgleisung bieten —, wenn dabei ein zusätzliches Verriegelungselement so vorgesehen wird, daß die Schaltung beim Passieren einer gegebenen Stellung in einem unerwünschten Zyklus in den erwünschten Zyklus zurückgebracht wird.

Bei Verwendung als Verteiler genügt es z. B., ein zusätzliches Verriegelungselement für eine bestimmte Stellung aus jedem nicht erwünschten Zyklus anzu-

o bringen. Sollte der Verteiler beim Inbetriebsetzen dann in einem unerwünschten Zyklus zu arbeiten anfangen, so wird er beim Passieren der besagten Stellung von dem dieser Stellung entsprechenden Verriegelungselement in den erwünschten Zyklus gesetzt. Zur Erläuterung diene das Beispiel von F i g. 10, welche eine 9stufige Zählschaltung darstellt, wobei ρ = 4, q = 5, a = 1, b — 2. Die hierbei vorkommenden zusätzlichen Stellungen sind:

Bei der 9stufigen Zählschaltung nach Fi g. 8 kann man die zusätzlichen Stellungen ausschließen, wenn man \p—q\ — 1 behält und a = 2, b = 3 nimmt.

Es zeigt sich dann, daß

3 (a+b) = 15>9;

es können also keine zusätzlichen Stellungen mehr auftreten. Je Verriegelungselement sind dann aber fünf Sperrzellen erforderlich.

Nimmt man dagegen Ip-<?J = 3, z.B. ρ = 3, q = 6, so kann man a = 1, b = 4 wählen, also b—a — 3, wobei vier Sperrzellen je Verriegelungselement erforderlich sind. Diese Möglichkeit hat also vom Standpunkt der Einsparung von Bestandteilen den Vorzug vor der vorigen. Man erhält dann die Schaltung nach F i g. 9. Bei der gegebenen Verbindung der Punkte W mit den Gittern G werden die neun möglichen Stellungen wie folgt durchlaufen.

30	Stellung	1	2	3	4	Röhre 5	6	7	8	9
	1	O	X	O	O	X	O	O	X	O
	2	O	O	X	O	O	X	O	O	X
35	3	X	O	O	X	O	O	X	O	O

Stellung	1	2	3	4	Röhre	6	7	8	9
	X	X	X	O	5	O	O	O	O
1	O	X	X	X	O	O	O	O	O
2	O	0	X	X	O	O	O	O	O
3	O	O	O	X	X	X	O	O	0
4	O	O	O	O	X	X	X	O	O
5	O	O	O	O	X	X	X	X	O
6	O	O	O	O	O	O	X	X	X
7	X	O	O	O	O	O	O	X	X
8	X	X	0	O	O	O	O	O	X
9				O

Es ist klar, daß die gebenen Bedingungen in ähnlicher Weise wie bei den beschriebenen Beispielen ohne Beschränkung von η nach oben angewandt werden können.

Bei guten, ungestörten Speisespannungen und gut arbeitender Fortschaltung kann die Zählschaltung nach der Erfindung mit mehreren Zyklen erfolgen, wobei

3 (a+b) < (p + q)

nicht aus dem erwünschten Zyklus in einen dei zusätzlichen Zyklen übergehen. Bei Störung oder beim Inbetriebsetzen kann dies aber wohl erfolgen. Bei vielen Anwendungen werden darum die einfachsten Verriegelungselemente hinreichend sein Hierfür ist ein zusätzliches Verriegelungselement vorgesehen, das auf die erste zusätzliche Stellung anspricht. Es ist zu diesem Zweck derart über Sperrzellen S₆ bis S₈ mit Ausgängen U₂, U₅ und U₈ verbunden, daß der Zentralpunkt dieses zusätzlichen Verriegelungselements nur dann negativ wird, wenn die Zählschaltung die besagte erste zusätzliche Stellung annimmt.

Es ist klar, daß in der in diesem Beispiel beschriebenen Weise durch Verbinden von Sperrzellen mit den Ausgängen der in der betreffenden Stellung leitenden Zählröhren für jede beliebige Stellung und für jede beliebige Zahl η ein solches Verriegelungselement zusammengesetzt werden kann.

Andererseits ist der Zentralpunkt des zusätzlichen Verriegelungselementes dann über Entkopplungszellen mit jenen Gittern von Röhren verbunden, welche in der erwünschten Stellung des erwünschten Zyklus negativ sein müssen.

Im Beispiel von Fig. 10 sind dies die GitterG₅ bis G₉. Hierbei sind für alle Gitter Entkopplungszellen S₁ bis S₅ vorgesehen.

In der Praxis brauchen meistens nur einige dieser Verbindungen vorgesehen zu werden, wobei das Zurücksetzen in die erwünschte Stellung durch das bestehende und das zusätzliche Verriegelungselement erfolgt. Im Beispiel von F i g. 9 können dadurch die Sperrzellen S₂, S₃ und S₅ weggelassen werden, da

deren Aufgaben von den normalen Verriegelungselementen 2 und 5, namentlich von den Sperrzellen S₃₂, S₄₂ und S₃₅ übernommen werden.

Es ist klar, daß dieser Grundsatz in ähnlicher Weise wie beim Beispiel von F i g. 10 auf allle dafür in Betracht kommenden Röhren-Zählschaltungen nach der Erfindung angewandt werden kann.

Bei Verwendung der Zählschaltung als Speicherschaltung, bei der also alle oder einige Zählrohren einzeln eingestellt werden und keine Fortschaltung erfolgt, brauchen nur Verriegelungselemente vorgesehen zu werden.

Es" ist klar, daß dabei die Speicherfähigkeit möglichst groß ist, wenn die Größen (a+b) und (a—b)

möglichst klein genommen werden (also auch [ ρ — q j möglichst klein).

Die Zählschaltung nach der Erfindung kann noch erheblich weiter vereinfacht werden, sowohl hinsichtlich Verriegelung wie Fortschaltung, wenn η ungerade ist.

Statt Sperrzellen können dann in den Verriegelungselementen gleich ohmsche Widerstände verwendet werden. Es ist dann auch nicht erwünscht, reduzierte Ausgänge zu verwenden.

Fig. 11 zeigt den allgemeinen Fall dieser Variante. Die Verriegelungselemente bestehen alle aus zwei gleichen Widerständen R₆ und R₇, wobei a = 1, b = 2 oder umgekehrt. Diese Verriegelungswiderstände befinden sich direkt zwischen den Anoden einiger Röhren und den Gittern anderer Röhren, welche in zyklischer Aufeinanderfolge hinsichtlich Rangnummer den ersterwähnten Röhren diametral gegenüberliegen.

Zur Erzielung eines richtigen Spannungspegels sind die Gitter der Zählröhren alle über einzelne gleiche Widerstände R_s mit der negativen Spannungsquelle verbunden.

Die Fortschaltelemente sind hierbei zu Kondensatoren C₁ bis C_n vereinfacht.

Diese sind in zyklischer Aufeinanderfolge zwischen Anoden A und Gittern G von Zählröhren verbunden, deren Rangnummern um eine Zahl ρ differieren. Dadurch wird erzielt, daß zwei aufeinanderfolgende Stellungen keine leitenden Röhren gemeinschaftlich haben, eine Möglichkeit, welche auch bei der beispielsweise in F i g. 3 und 4 gezeigten Variante auftritt.

Die Kondensatoren C₁ bis C_n vereinigen in sich die Funktion von Fortschaltelementen und mit den Anodenwiderständen der Zählröhren zusammen die von Verzögerungsnetzwerken. Fortschaltung wird nur dadurch erzielt, daß bei allen Röhren die Gittervorspannung gleichmäßig verändert wird, z. B. durch Ändern des Kathodenpotentials.

In der Schaltung gemäß Fig. 11 wird dasselbe dadurch erzielt, daß der Fortschaltleiter A₀ nun direkt die Anode der Fortschaltröhre O über gleiche Widerstände R₁ bis R_n mit den Steuergittern G₁ bis G_n der Zählröhren verbindet.

Fig. 12 zeigt beispielsweise eine 5stufige Zählschaltung von vereinfachtem Aufbau.

Bei Fortschaltung werden die fünf Stellungen wie folgt durchlaufen:

50

Stellung	1	2	Röhre 3	4	5
1	X	X	O	O	O
2	O	O	X	X	O
3	X	O	O	O	X
4	O	X	X	O	O
5	O	O	O	X	X

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zählschaltung mit «Stufen, von denen jede Stufe eine Entladungsröhre enthält, von welch letzteren eine Anzahl ρ für 1 <p <n—1 mit Hilfe von Verriegelungsschaltungen gleichzeitig leitend und eine Anzahl q = n—p nichtleitend gehalten wird, über welche Verriegelungsschaltungen die Anoden der leitenden Röhren die Gitter der nichtleitenden Röhren und die Anoden der nichtleitenden Röhren die Gitter der leitenden Röhren steuern, dadurch gekennzeichnet, daß η Verriegelungsschaltungen vorgesehen sind, welche je einerseits mit den Anoden der Röhren einer Gruppe von α aufeinanderfolgenden Röhren aus der Gruppe der in einer bestimmten Schrittstellung leitenden Röhren und andererseits mit den Gittern einer Gruppe von b aufeinanderfolgenden Röhren aus der Gruppe der in der gleichen Schrittstellung nichtleitenden Röhren über einen Zwischenraum von (p—a) Röhren verbunden sind und diese Verriegelungsschaltung eine galvanische Verbindung zwischen den betreffenden Anoden und Gittern bildet, wobei die aus α bzw. b Röhren bestehenden Gruppen unter Beachtung der Beziehung

\a—b\ = \p-q\

für in bestimmter Reihenfolge betrachtete Verriegelungsschaltungen zyklisch gegeneinander versetzt sind (Fig. 3).

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung unerwünschter Stellungen der leitenden bzw. gesperrten Gruppen der Bedingung

3(a + b)Xp±q)

genügt wird.

3. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Verriegelungsschaltung für jeden unerwünschten Lagenzyklus, die einerseits verbunden ist mit den Anoden der Röhren, welche in der ersten Stellung einen unerwünschten Zyklus leiten, und andererseits mit den Gittern der Röhren, welche in einer gewünschten Stellung des gewünschten Zyklus sperren sollen, soweit diese Röhren nicht schon durch eine oder mehrere der übrigen Verriegelungsschaltungen gesperrt gehalten werden (Fig. 10).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 840 775, 926 884;
USA.-Patentschrift Nr. 2 342753;
Rutishauser, Speirer und Stiefel, »Programmgesteuerte digitale Rechengeräte«, Verlag Birkhäuser, Basel, 1951, S. 65.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1021193.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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