-
Elektronischer Zähler Die Erfindung bezieht sich auf elektronische
Zähler von elektrischen Impulsen, insbesondere auf Differentialzähler, welche selbsttätig
die Impulse einer Polarität zählen und die Impulse von entgegengesetzter Polarität
zurückzählen, wenn die Impulse der beiden Polaritäten am Eingang des Zählers zugeführt
werden.
-
Die im allgemeinen verwendeten elektronischen Zähler bestehen aus
einer Kette von Kippern der Bauweise Eccles-Jordan, die aus zwei Röhren bestehen,
von denen die eine verriegelt ist, während die andere entriegelt wird, wobei diese
Kette nach dem System der binären Zählweise zählt, oder aus einer solchen Kette
mit Ergänzung durch Rückwirkungskreise, welche gewisse Röhren miteinander verbinden
und dadurch Zustände eines unstabilen Gleichgewichtes schaffen, um in einem nichtbinären
.System zählen zu können, oder auch aus verallgemeinerten iKippern mit fünf oder
zehn Röhren, von denen wenigstens die Hälfte verriegelt sind, während eine oder
mehrere .der übrigen Röhren entriegelt werden, ;wobei diese verallgemeinerten Kipper
auf der Basis 5 oder auf der Basis io zählen.
-
Diese Zähler reagieren nur auf Impulse einer gewissen Polarität und
zählen nur in einer Richtung. Um in der anderen Richtung zu zählen, d. h. um zurückzuzählen,
muß man besondere Kreise verwenden, die kompliziert und kostspielig sind, weil sie
eine große Anzahl von zusätzlichen Röhren erfordern,
die Impulse
gleicher Polarität an bestimmten Punkten der Kreise des Zählers zuführen.
-
Damit solche Zähler als Differentialzähler arbeiten können, muß an
ihrem' Eingang noch eine Auswahleinrichtung zugefügt werden, welche selbsttätig
die Impulse unterscheidet, deren Polarität derjenigen- der normalerweise -von ihnen
gezählten Impulse entgegengesetzt ist, um sie umzukehren und an die besonderen iRückzählkreise
zu leiten.
-
Die Erfindung ermöglicht es, Impulse einer gegebenen Polarität nach
dem System der ternären "Zählweise zu zählen und die Impulse von entgegengesetzter
Polarität mit Hilfe einer Einrichtung von einfacher und wirtschaftlicher Ausbildung
zurückzuzählen, welche für die Unterscheidung und Rückzählung der Impulse keine
zusätzlichen Kreise und Röhren erfordert.
-
Die Erfindung hat eine Staiiel für elektronische Differentialzählung
auf der Basis 3 zum Gegenstand, welche aus drei Elektronenröhren mit Steuergittern
besteht, die miteinander so verbunden sind, daß diese Röhren drei Zustände eines
stabilen Gleichgewichtes, .insbesondere drei verschiedene Betriebsspannungen, aufweisen.
Sie hat ferner Anzeigeeinrichtungen zum (Gegenstand, die mit dieser Staffel verbunden
sind und es ermöglichen, diese Gleichgewichtszustände in Zählangaben, insbesondere
in Leuchtanzeigen, umzuwandeln. Schließlich hat sie einen ternären ;Differentialzähler
zum Gegenstand, welcher mehrere derartige @S'taffeln in Kaskadenschaltung umfaßt.
-
Die den Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung kennzeichnet
sich durch die Vereinigung von drei Elektronenröhren mit wenigstens zwei Steuergittern,
von denen das eine als Eingangsgitter und das andere als Wechselwirkungsgitter bezeichnet
wird, von Mitteln, um diesen Eingangsgittern gleichzeitig die zu zählenden oder
rückzuzählenden Impulse zuzuführen, von Mitteln, um die Anode jeder Röhre an das
Wechselwirkungsgitter der einen der beiden anderen Röhren und an das Eingangsgitter
der dritten Röhre anzuschließen, und von Anzeigeeinrichtungen, die mit den Anodenkreisen
dieser Röhren verbunden sind und insbesondere auf ihre Anodenspannung ansprechen,
uff diese Anodenspannungen in Zählangaben, insbesondere in Sichtanzeigen, umzuformen.
-
,Die Röhrenrelais sind vorzugsweise Tetroden oder Pentoden, deren
erstes Gitter ;(von der Kathode aus) das Eingangsgitter und deren zweites Gitter
das Wechselwirkungsgitter ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung
ist die Anode einer Röhre mit dem Wechselwirkungsgitter einer anderen Röhre direkt
verbunden, während die Verbindung (wischen der Anode und dem Eingangsgitter der
dritten Röhre aus einem Kreis besteht, welcher eine Kapazität und einen Widerstand
in Parallelschaltung enthält.
-
Die Anteigeeinrichtungen für die Zählung bestehen aus irgendeiner
geeigneten Einrichtung, welche auf den elektrischen Gleichgewichtszustand einer
Röhre, insbesondere auf ihren Anodenstrom oder auf ihre Anodenspannung, anspricht
und diesen Zustand in eine Zählangabe, insbesondere in eine sichtbare Leuchtanzeige,
umformt, wobei diese Einrichtungen dann aus einem Kathodenoszillograph bestehen,
der mit den Anodenkreisen dieser Röhren verbunden ist.
-
Die Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Staffeln eines ternären
Zählers gemäß der Erfindung wird durch irgendein geeignetes Mittel ausgeführt, welches
positive und negative Impulse überträgt, und insbesondere finit Hilfe einer Anordnung
zweier Auslösekreise, sogenannte Trigger, von welchen der eine die positiven und
der andere die negativen Impulse überträgt.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.
-
Abb. i zeigt das Schema einer Dreierstaffel gemäß der Erfindung; Abb.
2 zeigt das Schema einer Stufe eines ternären Zählers gemäß der Erfindung; Abb.
3 zeigt die 'Kurve EA = f (t) der Anodenspannung der einen Röhre als Funktion
der Zeit, wenn negative Impulse dem Eingang der Staffel zugeführt werden; Abb. 4
zeigt die Kurve EA = f (t) der gleichen Röhre für positive Impulse, welche dem Eingang
der Staffel zugeführt werden; Abb. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise
dieser Staffel.
-
Die drei Röhren i, 2 und 3 in Abb. i und 2 sind miteinander in folgender
Weise verbunden: die Anode Y der Röhre i ist direkt an das Wechselwirkungsgitter
G= der Röhre 3 angeschlossen und mit dem Eingangsgitter G1 der Röhre 2 durch einen
Kreis verbunden, welcher eine Kapazität 4 und einen Widerstand 5 in Parallelschaltung
umfaßt. Die Anode Y ist außerdem an die Hochspannungsquelle durch einen Widerstand
6 angeschlossen. Das gleiche trifft für die Röhre 2 und 3 zu. Der Hochspannungskreis
ist durch den Widerstand? ergänzt, welcher die Kathode mit der Quelle verbindet.
-
Die Impulse 8 werden gleichzeitig den Eingangsgittern G der Röhren
i, 2 und 3 über Widerstände9 zugeführt.
-
Durch Versuch wurde festgestellt, daß die so miteinander verbundenen
drei Röhren immer einen stabilen elektrischen (Gleichgewichtszustand besitzen: eine
der Röhren leitet fast nicht, eine weitere Röhre ist leitend und die dritte befindet
sich in dem Zwischenzustand, d. h. sie ist zur Hälfte leitend.
-
Wenn man mit einem Spannungsmesser die drei Anodenspannungen mißt,
findet man drei stabile Werte, die deutlich unterschieden sind und im folgenden
als H, 31, B bezeichnet werden. (Die höchste Spannung H bezeichnet die Spannung
der verriegelten,Röhre, die kleinste B diejenige der leitenden Röhre und M die mittlere
Spannung der Röhre, die sich in dem Zwischenzustand befindet. Durch eine geeignete
Wahl der Konstanten des Systems ist leicht zu erreichen, daß JI einen Wert erhält,
der sehr annähernd dem arithmetischen Mittel von B und H gleich ist.
-
Im anfänglichen Zustand sind die Spannungen
beispielsweise
wie folgt verteilt: Röhre i leitend (Zustand B), Röhre 2 mittlerer Wert (Zustand
111), Röhre 3 verriegelt (Zustand H).
-
Ein bei 8 ankommender negativer Impuls mit passender Amplitude und
Dauer wird zu den drei Gittern GI über die Widerstände 9 übertragen. Es werden von
ihm nur die leitenden Röhren beeinflußt. Diese schicken durch ihre Anode positive
Impulse an die @@'echselwirkungs- und Eingangsgitter der anderen Röhren. Die im
Zustand H befindliche Röhre 3 empfängt an ihren beiden Gittern positive Impulse
und geht zu dem iZustand B Tiber. Die im Zustand B befindliche Röhre i wird an ihrem
Wechselwirkungsgitter G, auf die Spannung H gebracht, und ihr Eingangsgitter wird
negativ, so daß sie in den Zustand @II übergeht. Schließlich wird die im Zustand
.I befindliche Röhre 2 an ihrem Wechselwirkungsgitter G_ auf die Spannung B gebracht,
und ihr Eingangsgitter wird negativ, so,daß sie in den Zustand H übergeht.
-
Das System gelangt dann wieder in einen Gleichgewichtszustand, der
mit dem vorhergehenden annähernd übereinstimmt, ausgenommen, daß es nicht .dieselben
Röhren sind, welche sich in dem Zustand H bzw. M bzw. B befinden.
-
Durch einen zweiten hei 8 zugeführten negativen Impuls werden die
Zustände der Röhren nach demselben Vorgang erneut gewechselt.
-
Man kann diese Wechsel in einer Tabelle wie folgt zusammenfassen:
| Negative Impulse Röhren |
| i 2 I 3 |
| I B M H |
| II M H B |
| III H B I M |
Wenn man die Anodenspannung z. B. der Röhre i mißt, erhält man aufeinanderfol-gend
die Zustände
B, 1I,
H. . . nach Maßgabe der aufeinanderfolgenden negativen
Impulse (Abb. 3).
-
Ein bei 8 zugeführter positiver Impuls von geeigneter Dauer und Amplitude
wird entsprechende Zustandswechsel, jedoch im umgekehrten Sinne, hervorrufen. Ausgehend
von demselben Anfangszustand: Röhre i Zustand B, Röhre 2 Zustand M, Röhre 3 Zustand
H, wird der positive Impuls, welcher an das Eingangsgitter der im Zustand M befindlichen
Röhre 2 gelangt, die negative Spannung dieses Gitters zum Verschwinden bringen und
dadurch das Potential der Anode dieser Röhre und zugleich dasjenige des Wechselwirkungsgitters
der Röhre i herabsetzen.
-
Andererseits erhält die im Zustand H befindliche Röhre 3 von der Anode
der Röhre 2 einen negativen Impuls an ihrem Eingangsgitter, welcher die Wirkung
des ursprünglichen positiven Impulses aufhebt. Die Anodenspannung der im Zustand
B befindlichen Röhre i steigt demnach, wodurch die Röhre 2, welche dann von dem
Zustand M .in den Zustand B übergeht, und die Röhre 3, welche von H nach 31 übergeht,
stärker leitend gemacht werden, während die Röhre i selbst von dem Zustand B in
.den Zustand H übergegangen ist.
-
Wird bei 8 ein weiterer positiver Impuls zugeführt, so spielt sich
derselbe Vorgang ab. Abb.4 zeigt wie Abb. 3 die Anodenspannung der .Röhre i als
Funktion der Zeit für positive Impulse.
-
Man kann ebenso die Wechsel in einer Tabelle zusammenfassen, welche
der ersten ähnlich ist:
| Positive Impulse Röhren |
| I 2 3 |
| I B M H |
| II H B M |
| III M H B |
Bei Vergleich dieser beiden Tabellen ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Zähler,
wenn er die negativen Impulse zählt, die positiven Impulse zurückzählt (oder umgekehrt).
IDie differentielle Wirkungsweise ist in dem Schema der (Abb. 5 veranschaulicht,
in welcher jeder Kreis eine Röhre darstellt, wobei das iSystem bei der Zählung in
der Pfe.ilriichtung C und bei der Rückzählung in der umgekehrten Richtung D umläuft.
-
Die von dem Zähler registrierte Zahl kann durch irgendeine Anzeigeeinrichtung
angezeigt werden, welche auf den elektrischen Zustand einer der Röhren anspricht.
Beispielsweise ist in Abb. 2 ein Oszillograph io dargestellt, welcher die Spannung
der Röhre 2 mit Hilfe einer Differentialbrücke anzeigt, die durch die mit den Anoden
der Röhren i und 3 verbundenen Widerstände ii und 12 gebildet wird.
-
Um einen ternären Differentialzähler mit mehreren solchen in Kaskade
geschalteten Staffeln herzustellen, kann man diese durch irgendein geeignetes Mittel
verbinden, welches eine positive Impulsstirn .in einen positiven Impuls und eine
negative Stirn in einen negativen Impuls umformt, wobei diese Impulse dann dem Eingang
der folgenden Staffel zugeführt werden. Das einfachste Mittel, um auf die folgende
Staffel einzuwirken, besteht darin, daß die Stirn mit .großer Amplitude ausgenutzt
wird, welche den Übergang einer Röhre von dem Zustand B in den Zustand
H oder umgekehrt darstellt, während die Übergänge B-M bzw. 3,1-H oder umgekehrt
eine Stirn mit der halben Amplitude- ergeben. Beispielsweise ist in Abb. 2 eine
Anordnung von zwei Auslösekreisen 14 und 15,
sogenannte Trigger, dargestellt,
die von dem gemeinsamen Punkt 13 aus gesteuert werden. Der Trigger 14 überträgt
dabei die negativen Zählimpulse und der Trigger i5 die positiven Rückzählimpulse.
Diese Auslösekreise bieten den Vorteil, daß sie Impulse von konstanter Dauer und
Amplitude liefern, die ausschließlich durch die Charakteristiken dieser Kreise bestimmt
werden und nicht von der Dauer und der Amplitude der an dem gemeinsamen Eingang
13 zugeführten Stirnen abhängen.
Als Zahlenbeispiel sei angeführt,
daß bei Verwendung von Pentoden 6 EI 38 für die Röhren i, 2, 3, von Kapazitäten4
mit 4o,upF und Widerständen 5 mit 300000 Ohm die folgenden Anodenspannungen
gemessen werden: H= 150 V, .17 = 102 V, B = 20 V.