DE968205C

DE968205C - Magnetischer Schalter

Info

Publication number: DE968205C
Application number: DER11143A
Authority: DE
Inventors: Jan Aleksander Rajchman
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1952-03-08
Filing date: 1953-03-08
Publication date: 1958-01-23
Also published as: US2734182A; GB725689A; CH323969A

Description

AUSGEGEBEN AM 23. JANUAR 1958

R11143IXI42W,

Magnetischer Schalter

Die Erfindung bezieht sich auf Schalteimrichtungen in Verbindung mit einem ft. agnetkernspeicher.

Bei dieser Einrichtung besteht der Magnetkernspeicher aus einer Mehrzahl von magnetischen Elementen. Eine Dualzahl wird durch den magnetischen Zustand' oder die Richtung der magnetischen Sättigung jedes Elements dargestellt. Die Richtung der Sättigung eines' Elements wird entsprechend der zu speichernden Information geändert. Dabei sind diese Elemente gewöhnlich in Reihen und Zeilen angeordnet, wobei jedes Element wenigstens zwei Wicklungen besitzt. Eine Zeilen-, spule besteht aus der Serienschaltang je einer der Wicklungen aller in der Zeile befindlichen Elemente. Eine Reihenspule besteht aus der Serienschaltang je einer Wicklung auf allen Elementen einer Reihe. Dementsprechend ist jedes Element der ganzen Anordnung mit einer Zeilenspule und einer Reihenspule induktiv gekoppelt. Die Erregung sowohl ao einer Zeilenspule als auch <_iner Reihenspule bewirkt die Ummagnetisierung des mit beiden Spulen induktiv gekoppelten Elements. Es kann daher ein Element durch Erregung der Zeilenspule und der Reihenspule, an welches es angekoppelt ist, ausgewählt werden. Eine genaue Beschreibung eines Systems dieser Art findet sich in der Arbeit von Forrester im »Journal of Applied Physics«, Januar 1951, S. 44. Beim Betrieb dieser magnetischen Matrixsysteme mit n^z Elementen (w Elemente auf jeder Quadiratseite) besteht ein Schaltproblem insofern, als eines von η Zeilen- und eines von

709 861/28

η Reihenelementen ausgewählt werden muß. Wenn hierzu Elektronenröhren benutzt werden, so muß, da diese nur in einer Stromrichtung durchlässig sind, für die Möglichkeit'eines Stromflusses in zwei Richtungen gesorgt werden, und es müssen, somit 4 η Elektronenröhren für die Durchführung der Schaltung zur Verfugung stehen, um positive und negative Eintragungen in der Matrix vornehmen zu können. Ein mögliches System besteht darin, daß ίο Magnetkernspeicher wiederum durch Magnetkernspeicher gesteuert werden.

Zwar vereinfacht das kumulative Matrixschaltsystem das Schaltproblem erheblich, jedoch erfordert es eine große Zahl von magnetischen Elementen. Dies erhöht nicht nur die Kosten, sondern führt auch zu einer Begrenzung der Schaltgeschwindigkeit infolge der induktiven Kaskadenkopplung der kumulativen Anordnungen.

Ein Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten magnetischen Schaltsystems.

Weiterhin bezweckt die Erfindung, ein einfaches magnetisches Schaltsystem zu schaffen, welches gegenüber den bisher bekannten Systemen eine geringere Anzahl von Elementen besitzt. Weiterhin sollen die Kosten des magnetischen Schaltsystems durch die Erfindung gesenkt werden.

Außerdem soll durch die Erfindung ein allgemein anwendbares magnetisches Schaltsystem geschaffen werden.

Diese Ziele werden dadurch erreicht, daß eine Mehrzahl von magnetischen Elementen und eine Mehrzahl von Spulen verwendet wird. Die Spulen werden induktiv an verschiedene magnetische Elemente angekoppelt, und zwar mittels Wicklungen entsprechend einem gewünschten Kombinationsschlüssel, z. B.einer binären'Verschlüsselung. Diesen Spulen wird selektiv Strom zugeführt, so daß, wenn alle Wicklungen gleichen Wicklungssinns auf einem bestimmten der magnetischen Elemente erregt werden, der magnetische Zustand nur dieses einen Elements geändert wird. Bei dieser magnetischen Änderung wird eine Spannung in der Ausgangswickkmg des ausgewählten Elements induziert. Zur Rückstellung der Elemente in ihren anfänglichen magnetischen Zustand dient eine Rückstellspule. Diese besteht einer einer Wicklung auf ■ jedem Element. Alle diese Wicklungen sind in Reihe geschaltet. Der Rückstellspule wird Strom zugeführt, und es werden dadurch alle magnetischen Elemente in ihren Ausgangszustand zurückgebracht. Zur Stromzufuhr an diese Spulen können beispielsweise Elektronenröhren oder auch weitere magnetische Elemente, die ihrerseits von Elektronenröhren gesteuert werden, dienen. Die in den Ausgangswicklungen der ausgewählten Elemente induzierten Spannungen können zur Ausführung beliebiger Schaltungsfunktionen dienen.

Nachstehend wird an Hand der Zeichnungen die Wirkungsweise des Anmeldungsgegenstandes dargestellt.

Fig. ι ist eine Darstellung einer Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes; ·

Fig. 2 zeigt eine Hysteresiskurve zur Erläuterung der Wirkungsweise des Anmeldungsgegen-Standes;

Fig. 3 zeigt eine Darstellung der Spannung des Ausgangssignals des magnetischen Schalters in Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine Anordnung zur Beseitigung des Rauschens; die Verringerung des Rauschens ist ein weiteres Merkmal des Anmeldungsgegenständes;

Fig. 5 zeigt eine weitere Hysteresiskurve zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung zur Beseitigung des Rauschens;

Fig. 6, 7 und 8'sind Darstellungen weiterer Ausführungsformen, des Anmeldungsgegenstandes;

Fig. 9 ist eine Darstellung einer durch ein magnetisches System gesteuerten Ausführungsform;

Fig. 10 bis 14 sind Darstellungen weiterer magnetischer Steuersysteme;

Fig. 15 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, welche einen Magnetkernspeicher steuert, und

Fig. 16 zeigt eine Darstellung einer Ausführungsform als Übersetzungseinrichtung für Binärdezlmalzahlen zur Umwandlung in gewöhnliche Dezimalzahlen.

Bei der Ausfühmingsform nach Fig. 1 sind acht verschiedene Ringkerne 10 aus magnetischem Material dargestellt. Diese Zahl ist jedoch nicht als eine Beschränkung aufzufassen, da beliebige Zahlen von Kernen möglich sind. Auf jedem Kern befindet sich eine Anzahl getrennter Wicklungen 12, 14, 16 und 18. Der Zweck dieser einzelnen Wicklungen wird im folgenden erläutert. Wenn man die zu sättigenden Kerne 10 aus magnetischem Material herstellt, so besteht das Problem der Auswahl eines dieser Kerne darin, daß man diesen Kern in einen Zustand der Sättigung bringen muß, der willkürlich als P-Richtung bezeichnet werden kann, während alle anderen Kerne in der umgekehrten Richtung gesättigt bleiben müssen, die ebenso willkürlieh als iV-Richtung bezeichnet wird. In der Bereitschaftsstellung sind alle Kerne iii der A/'-Richtung gesättigt. Zur Auswahl wird, wie gesagt, ein Element in der P-Richtung gesättigt, während die anderen in der JV-Richtung gesättigt verbleiben. no

In Fig. ι sind sechs Elektronenröhren, die Schaltfunktionen ausüben, dargestellt, die mit 32^4, 32I?, 34.A, 34J5, 36^ und 36.S bezeichnet sind. Diese Röhren dienen zur Auswahl eines Schaltl^ernes, während die Röhre 38 zur Rückstellung dient. Die Anoden 42^, 42s, 44^, 44.B, 46 A und 46 B sind an je acht in Reihe geschaltete Wicklungen 12 und 14 auf jedem Kern 10 angeschlossen. Jede der acht Wicklungen wird als Spule 22 A, 22 B, 24A, 24.B, 26 A und 26B bezeichnet. Von den acht in Reihe geschalteten Wicklungen ist die Hälfte (Wicklungen 12) so gewickelt, daß, wenn die Röhre Strom führt, die zugehörigen magnetischen Elemente in der P-Richtung magnetisiert werden, und die andere Hälfte (Wicklungen 14) derart gewickelt, daß derselbe Strom das gleiche

Element in der N-Richtung magnetisiert. Die Verteilung der P- und Af-Wicklungen für jede Spule ist bei jedem Röhrenpaar entgegengesetzt, so daß die eine Röhre eines Röhrenpaares an eine P-Wicklung auf einem bestimmten Element angeschlossen ist, während die andere Röhre an der 2V-Wicklung liegt. Die beiden ersten Spulen 22 A und 22 B enthalten Wicklungen im einen Sinn auf der Hälfte der Elemente und Wicklungen im anderen Sinn auf der anderen Hälfte der Elemente. Die beiden nächsten Spulen 24.A und 245 sind so gewickelt, daß auf dem ersten Viertel der Elemente der Wicklungssinn der umgekehrte ist wie auf dem zweiten Viertel und beim dritten Viertel wieder der umgekehrte wie beim zweiten Viertel usw. Bei den letzten Spulen 26 A und 26 B ist der Wicklungssinn von Element zu Element verschieden.

Die Art der Verbindung wird in einfacher Weise dadurch fortlaufend an jeden Kern bestimmt, daß man die binären Zahlen 000 bis in anschreibt und für jeden Kern eine Wicklungsrichtung für die Wicklungen der drei erwähnten-Spulenpaare festlegt, je nachdem, ob die Ziffern der binären Zahl für das betreffende Element und das betreffende Spulenpaar für jede einzelne Stelle ο oder 1 ist.

Auf jedem Kern befindet sich ferner eine Ausgangswicklung 16. Diese kann an einen beliebigen anderen Verbraucher oder eine beliebige andere Vorrichtung angeschlossen werden, um den Ausgangsimpuls zu verwerten, der in der Ausgangswicklung 16 bei der Ummagnetisierung des Kernes von der magnetischen Sättigung in der einen Richtung in die der anderen Richtung entsteht.

Außerdem befindet sich auf jedem Kern noch eine in der /V-Richtung wirkende Wicklung 18. Alle diese Wicklungen 18 sind in Reihe geschaltet und stellen eine Rückstellspule 48 in die iV-Richtung dar, welche an die Anode der Rückstell röhre 38 angeschlossen ist.

Beim Betrieb werden den Gittern 52^, 525, 54A, 54B, 56A,s6B der Schaltröhren Steuerimpulse zugeführt, welche der Adresse des Kernes 10, der aus der IV-Richtung in die P-Richtung gebracht werden soll, entsprechen. Derjenige Kern, bei welchem alle P-Wicklungen 12 gleichzeitig erregt werden, kommt aus der JV-Richtung in die P-Richtung. Die übrigen Kerne, bei _vwelchen die drei P-Wickkingen nicht gleichzeitig erregt werden, erfahren jedoch nicht diese Ummagnetisierung. Zur Rückstellung wird die Rückstellröhre 38 erregt, und dadurch werden alle Elemente wieder in die iV-Richtung gebracht mit Einschluß desjenigen, welches in der P-Richtung magnetisiert war.

Somit kann man durch die gleichzeitige Zuführung von Teilmagretisierungsströmen lediglich einen Kern ummagnetisieren, ohne die anderen zu beeinflussen. Es sei außerdem bemerkt, daß es ohne weiteres möglich ist, die bereits in der

■60 TV-Richtung magnetisieren Kerne beliebig stark in der Af-Richtung zusätzlich zu magnetisieren, ohne die Wirkungsweise des Systems zu beeinträchtigen oder eine nennenswerte Ausgangsspannung an der Ausgangswicklung dieser Kerne zu erzeugen. Die Wirkungsweise des Systems erfordert nämlich nur das Vorhandensein einer geringen Steilheit der Magnetisierungskurve im Sättigungsbereich und keine vollkommene Rechteckform dieser Kurve. Als Beispiel dafür, wie bei der Anordnung nach Fig. 1 die Auswahl eines Kernes geschieht, sei angeführt, daß, wenn die Signale nur den Eingangsröhren 32^, 34^ und 36 A zugeführt und diese somit leitend' gemacht werden, lediglich der unterste Kern in der P-Richtung magnetisiert wird, da er der einzige ist, auf welchem alle P-Wicklungen und keine der N-Wicklungen erregt werden.

Wenn mit N_t und P_t die Anzahl der Windungen für die N- und die P-Richtung bezeichnet werden und ein Strom Vn durch jede der ausgewählten Spulen hindurchfließt, wobei η im vorliegenden Beispiel = 3 ist, so läßt sich der Erregungsstrom für die einzelnen Kerne folgendermaßen bestimmen:

Bei einem Kern werden alle Wicklungen für die P-Richtung Strom führen und keine der iV-Wickhingen einen Strom erhalten. Dieser Kern ist derjenige, welcher ausgewählt wird, da auf ihn die Amperewindungszahl I₀ = P_t I einwirkt. Sodann, existieren noch weitere 2"—1 Kerne, auf denen wenigstens eine gespeiste IV-Wicklung liegt. Die Amperewindungszahl, welche auf diese Kerne wirkt, ist gegeben durch

- P_tK —

— K);

worin K die Zahl der P-Spulen auf dem nicht ausgewählten Kern ist, die einen Strom führen. Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang der sogenannte fast ausgewählte Kern K = η — ι und der sogenannte am wenigsten ausgewählte Kern K = O. Die Amperewindungszahl für den sogenannten fast ausgewählten Kern ist

-{(n-i) P_t-N_t); κ-η-τ,

und die Amperewindungszahl für den sogenannten am wenigsten ausgewählten Kern ist

■IN.,

t >

K=O.

Wenn nun N_t = (n—1) · P_t gemacht wird, so ist es klar, daß der fast ausgewählte Kern die Erregung Null erfährt, während alle anderen Kerne in der iV-Richtung verschieden stark erregt werden und der am wenigsten ausgewählte die stärkste Erregung besitzt, nämlich die (n—i)-fache Erregung des ausgewählten Kernes, jedoch in der iV-Richtung wirksam. Wenn die Kerne im Zustand N vollständig gesättigt sind, d. h. wenn dBldH — ο für Punkte auf der unteren Hälfte der Magnetisierungskurve ist, so können alle nicht ausgewählten Kerne ihren Fluß bei Steuerung in der TV-Richtung nicht ändern.

In Wirklichkeit findet wegen der endlichen Steilheit der Magnetisienungskurve bei der Steuerung in der ^-Richtung eine kleine Änderung der Größe B statt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Wenn ein Kern sich im Zustand N (oder N*) befindet ' und ausgewählt wird, so kommt er in den Zustand P, wenn er eine sogenannte kleinere Hysteresisschleife durchläuft. Dies bedeutet eine Flußdichtenänderung B_p. Gleichzeitig werden die nicht ausgewählten Kerne um verschiedene Beträge (und zwar von Null bis zum (n—1)-fachen der Erregung des ausgewählten Kernes) in der iV-Richtung gesteuert. Dies bedeutet eine. Flußdichtenänderung, deren Maximum B_n ist. Der .Rückstellimpuls bringt den ausgewählten Kern wieder von P nach N zu rück, wenn die Rückstellung ebenso groß ist, wie es die Steuerung in die Richtung P war, oder bringt den Kern auf einen Punkt in der Nähe von N, wenn die Rückstellung stärker ist. Man ao sieht aber aus Fig. 2, daß B_n stets kleiner gemacht werden kann als B_p, sofern das Kerhmaterial einen ausreichend nichtlinearen Zusammenhang zwischen B und H aufweist.

Die in den Ausgangswicklungen durch Zuführung der S teuer spannungen induzierten Spannungen können bei der Schaltung nach Fig. 1 den Verlauf nach Fig. 3 haben. Bei rechteckförmigem Erregerstrom ergeben sich beim Übergang von N auf P und von P auf N symmetrische, induzierte Spannungen. Die Kurve 50 zeigt die Spannung beim Übergang von N auf P. Die zweite Kurve 52 zeigt den Spannungsverlauf beim Übergang in der umgekehrten Richtung. Die dritte Kurve 54 zeigt den Spannungsverlauf. an den nicht ausgewählten Kernen. Die Kurvenform der Spannungsimpulse wird weitgehend durch Wirbelstromeffekte beeinflußt, welche der magnetomotorischen Kraft entgegenwirken. Da die Dämpfung ■ durch Wirbelströme für eine größere Fluß änderung größer ist, ist das Verhältnis der Maximalamplituden der gewünschten Signale zu den ungewünschten Signalen, welche in den nicht ausgewählten Kernen auftreten, geringer als das Verhältnis der Flußdichten Bp und S_n. Jedoch sind die Flächen der Spannungsimpulse proportional diesen Amplitudenänderungen. Wenn die in den Wicklungen induzierten Spannungen dazu benutzt werden, eine magnetische Matrix zur Speicherung einer Information zu steuern, können die Impulse in den nicht ausgewählten Kernen hingenommen werden, selbst wenn ihre Amplitude nicht vernachlässigbar klein ist, und zwar deshalb, weil die Dauer der Impulse 54 kürzer ist als die Rückstellzeit, welche die Hauptmatrixkerne erfordern (sofern die Materialien der steuernden und der die Information speichernden Kerne dieselben Wirbelstromverluste haben).

Es kann erforderlich sein, das Rauschen, das durch die Ausgangsspannung der nicht ausgewählten Kerne erzeugt wird, auszuschalten. Eine' hierzu dienende Einrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Diese zeigt zwei magnetische Elemente 56, 58, von denen d-as Element 56 zu einem Schalter nach Art der Fig. ι gehören, möge. Das andere Element 58 hat eine lineare 5-ii-Kurve. Dieser Kern besitzt erstens eine verhältnismäßig niedrige Permeabilität, zweitens eine Kennlinie, welche dem Teil der Hysteresisschleife des zu sättigenden Materials für hohe Werte von H entspricht, und 'drittens eine lineare Anfangskennlinie. Die Fig. 5 zeigt eine Hysteresekurve für die nichtliniaren Kerne des Schaltsystems und ferner durch die punktierte Linie die gewünschte Kennlinie für das gekoppelte magnetische Element 58. Um eine solche Kennlinie herzustellen, kann das Element 58 beispielsweise aus pulverisiertem Ferrit gefertigt werden. Der Querschnitt des Elements 58 wird so gewählt, daß die Spannung, die in der Wicklung 60 induziert wird, welche beide Kerne miteinander koppelt, gleich groß und entgegengesetzt ist wie die Spannung, die durch den Kern 56 in der Ausgangswicklung 60 entsteht, wenn der Kern 56 in einen teilweise gesättigten Zustand hineingesteuert wird. Die Ausgangswicklung 60 für den Kern 56 ist mit beiden Kernen verkettet, verläuft aber auf dem Kern 58 in umgekehrter Richtung. Daher werden in der Ausgangswicklung praktisch keine Spannungen induziert, wenn der Kern 56 nur einen kleineren Steuereinfluß erfährt, wie es bei der Auswahl eines anderen Kernes geschieht. Die Ausgangsspannung von einem ausgewählten Kern ist nur wenig kleiner, als es ohne Ankopplung eines linearen Kernes der Fall ist. Es sei bemerkt, daß die Eingangswicklungen- 62 beide Kerne umschließen und auf beiden Kernen in derselben Richtung gewickelt sind. Wenn einer der Kerfie-jo . in Fig. ι mit einem linearen Kern 58 versehen wird!, und zwar gemäß Fig. 4, so entstehen in den Ausgangswicklungen der Vorrichtung nach Fig. 1 überhaupt keine Rauschspannungen. Eine Neutralisation läßt sich auch ohne einen Hilfskern durch einen Streufluß erreichen. In diesem Falle muß der Streufluß genügend groß' sein, um eine Ausschaltung oder Auslöschung zu erreichen, welche der Induktionsspannung des Kernes 56 im Sättigungsgebiet entspricht.

Bei der Beschreibung der Anisführungsform nach Fig. ι ■ war bereits festgestellt worden, daß die Windungszahl der in der iV-Richtung wirksamen Wicklungen 14 gleich (n—\)P_t gemacht werden kann, damit an dem am stärksten Kern unter den nicht ausgewählten Kernen, kein Signal auftritt. Es kann manchmal erwünscht sein, sogar noch eine größere Windungszahl aufzuwenden, um den Einfluß in der Richtung P überzukompensieren und ein kleines .ZV-Signal in allen nicht ausgewählten Kernen zu erzeugen« Dies ist auch ohne Beein- ". trächtigung des Signals von dem ausgewählten Kern möglich. Wenn umgekehrt die Windungszahl der .TV-Wicklungen 14 kleiner gewählt wird als (w—*)Pf: so wird im allgemeinen ein positives Signal an einigen nicht ausgewählten Kernen und ein negatives an anderen nicht ausgewählten Kernen auftreten. Die maximale- absolute Größe des Rauschens kann kleiner gehalten werden, wenn man die Windungszahl der N-Wicklungen passend

bemißt, insbesondere wenn das Material eine ziemlich rechteckige Hysteresisschleife besitzt, so daß eine kleinere Erregung in der P-Richtung einen vernachlässigbaren Einfluß hat.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes dargestellt, welche weniger Windungen erfordert und gegenüber Fig. ι auch noch weitere Vorteile hat. Bei dieser Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes ίο sind wieder acht Kerne 70 aus magnetisierbarem Material dargestellt, von denen jeder vorzugsweise eine rechteckige Magnetisierungskurve haben möge. Für die Adresse sind wieder drei Paare von Elektronenröhren ?2A, 72B, 74A, 74B, 76 A, 76B dargestellt und für die Rückstellung eine Röhre 78. Jede der Röhren enthält in ihrer Anodenzuleitung eine Spule 82 ^ 82.8, 84A, 84B, 86 A, 86B. Im Anodenkreis der Röhre78 liegt die Serienschaltung je einer Wicklung 88, die in der A^r~Richtung wirken und die zusammen als Spulego bezeichnet sind. Die Arbeitswiderstände der Adressenröhren bestehen aus den Spulen 82^, 82B, 84A, 84B, 86A, 86 B, deren Wicklungen 92 in der P-Richtung wirken. Das System der Kerne und Wicklungen ist im übrigen dasselbe wie in Fig. 1 mit der Ausnahme, daß keine JV-Wickhingen vorhanden sind. Wenn man jedem Kern eine binäre Zahl zwischen 000 und in zuordnet und eine P-Wicklung vorsieht, sofern eine »1« auftritt, so besteht das in Fig. 6 dargestellte System. Dementsprechend sind jeder Röhre vier in Reihe geschaltete Wicklungen zugeordnet. Das erste Spulenpaar 82 A, 82 B ist mit seinen vier Wicklungen 92 an verschiedene Hälften der Elemente angekoppelt. Das zweite Spulenpaar 84^, 845 liegt mit seinen Spulen auf getrennten Vierteln. Das dritte Spulenpaar 86 A, 86 B liegt mit seinen Spulen auf getrennten Achteln der Elemente. Die Adressensignale werden den Steuergittern der obenerwähnten Röhren zugeführt, wobei je eine Röhre jedes Röhrenpaares leitend gemacht wird. Die Rückstellröhre wird gleichzeitig mit den Steuerröhren eingeschaltet. Der Strom wird also gleichzeitig durch die Rückstellspule und durch die drei ausgewählten Spulen hindurchgeleitet. Der ♦5 ausgewählte Kern erfährt dementsprechend η P-Erregungen (n — 3) und eine JV-Erregung durch die gemeinsame Rückstellspule. Die Erregung d*"s ausgewählten Kernes ist daher

und¹ der sogenannte am stärksten ausgewählte Kern unter den nicht ausgewählten hat eine Erregung

von

während der am wenigsten ausgewählte Kern nur eine Erregung

— N_tl_c

erfährt. Dabei ist l_p der Strom durch die P-Wicklungen und I_c der Strom durch die JV-Wicklungen. Wenn die Erregung des am stärksten ausgewählten Kernes unter den nicht ausgewählten Kernen gleich Null gesetzt wird, so erhält man

P_tI, = I₀ und N,l_c= (n—i) I₀.

Folglich hat der am wenigsten ausgewählte Kern eine (n—i)-fach so starke Erregung wie der ausgewählte Kern, jedoch in der umgekehrten Riehtung, und besitzt damit die gleich große Erregung wie bei der ersten Ausführungsform. Während die Zahl der Windungen bei diesem Ausführungsbeispiel verkleinert ist, ist die notwendige Erregung bedeutend größer. Sie beträgt jetzt I_p = I₀/'F'_t, während sie bei der ersten Ausführungsform nur I₀/nP_t betrug. Dies erfordert eine w-fache Erhöhung und hängt natürlich damit zusammen, daß in dem ausgewählten Kern dem in der JV-Richtung wirkenden Einfluß entgegengearbeitet werden muß.

Die Rückstellung wird dadurch erreicht, daß nur die JV-Spule gespeist wird¹.. Die JV-Spule wird sowohl zur Auswahl als auch für die Rückstellung benutzt, so daß der Programmbetrieb etwas einfacher wird.

Die Zahl der Windungen auf den Kernen wächst mit der Zahl der Stellen der Binärzahl. Es sind η Windungen in der JV-Richtung auf jedem Kern vorhanden (erste Ausführungsform), von denen jede (n—·ΐ) P_t Windungen besitzt (für ein Nullsignal in dem am stärksten ausgewählten der nicht ausgewählten Kerne) und ferner noch η Kerne mit P_t Windungen'. Im ganzen sind also

nP_t

—i)P_t = n² P_t

Windungen vorhanden. Für einen gewissen gegebenen Strom der Steuerröhren ist die in den P-Spulen erforderliche Windungszahl P_t umgekehrt proportional zu der Zahl der Binärstellen, da die Röhren aller Binärstellen bei der Erregung des ausgewählten Kernes mitwirken. Daher nimmt die gesamte auf jedem Kern erforderliche Windungszahl linear mit der Zahl der Binärstellen zu.

In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes dargestellt. Der Einfachheit halber sind die Ringkerne dabei in der Seitenansicht veranschaulicht. Diese Ausführungsform ähnelt derjenigen in Fig. 6. Es ist dasselbe Wicklungsschema verwendet mit der Ausnahme, daß alle Steuerwicklungen 102 im selben Sinn gewickelt sind, so daß, wenn die Steuerspule 110A, noB, 112A, 112B, H4A, 114B, 116A, τι6Β, in welcher die Wicklung liegt, erregt wird, die magnetomotorische Kraft die Elemente in der JV-Richtung sättigt. Die Rückstellspule 108 besteht aus einer Reihe von Wicklungen 106 auf jedem der Kerne 100 und wirkt in der JV-Richtung. Eine zusätzliche Wicklung 118 auf jedem Element wirkt in der P-Richtiung. Jede der JV-Wicklungen auf einem Element hat eine JV-fache (vierfache) Zahl von iao Windungen als eine P-Wicklung. Die P-Wicklung 118 aller Elemente sind in Reihe geschaltet und bilden eine P-Spule 119. Das obere Ende dieser Spule ist mit den Enden aller JV-Steuerspulen verbunden; das untere Ende der P-Wick- 1*5 , lung liegt an einer Spannung + B. Die Auswahl

70» HUIl

wird dadurch erreicht, daß man Adressensignale an je eine der beiden Einzelröhren in den vier Röhrenpaaren anlegt, an welche die dargestellten Wicklungen als Arbeitswiderstand angeschlossen sind. Der durch diese vier Einzelröhren (bzw. η Röhren) hindurchfließende Strom, der die vier Spulen durchsetzt, durchfließt auch die Spule 119. Somit wirkt auf jedes Element ein Strom in der P-Richtung. Einer der Magnetkerne wird nicht in der Richtung N erregt, und dies ist deshalb der ausgewählte Kern, der in der P-Richtung magnetisiert wird. Da der Strom durch jede der TV-Spulen auch die P-Spule durchfließt, so ist der Strom-in dieser letzteren das w-fache (vierfache) des Stromes in jeder der N-Spulen. Dementsprechend müssen die Windungszahlen der P-Wickkmgen etwas kleiner als i/m (¹A) im Vergleich zu den Windungszahlen der iV-Wicklungen gemacht werden, um nicht die magnetomotorische Kraft, die die nicht ausgewählten Elemente in der iV-Richtung hält, zu beeinflussen.

Zum Zweck der Rückstellung der magnetischen Elemente in den Zustand N dient die Rückstellspule 108 und ihre Steuerröhre 128. Um einen Kern in den iV-Zustand zurückzusteuern, wird der Röhre 128 ein Signal zugeführt, so daß ein Strom durch die Spule 108 hindurchfließt.

Die Fig. 8 ist eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes. Hier wird eine Mehrzahl von Wicklungen auf jedem der magnetischen Elemente vorgesehen und derart miteinander verbunden, wie es in Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Jedoch besitzen die Wicklungen 134, welche das Spulenpaar höchster Ordnung bilden (jede Spule dieses Paares ist mit der Hälfte der gesamten Elementenzahl verkettet, die nebeneinanderliegen), einen solchen Wicklungssinn, -daß sie in der P-Richtung wirken. Alle anderen Wicklungen 132 sind so gewickelt, daß sie in der JV-Riehtung wirken. Jede der Spulen, wird mittels einer Elektronenröhre 150^, 150 B, 152 A, 152 B, 154A, 1545, 156Ay I56i? gesteuert und liegt im Anodenkreis der betreffenden Röhre.

Die Adressensignale werden den Steuergittern der Röhren 150^! usw. derart zugeführt, daß eine Röhre jedes Röhrenpaares leitend' gemacht wird. Die entsprechend gewählte Spule der höchsten Ordnung 146 A oder 146 B erzeugt dann eine Erregung in P-Richtung auf die mit ihr gekoppelten EIemente. Eine Erregung in der umgekehrten Richtung erzeugen jeweils die angeschlossenen und ausgewählten Spulen niedrigerer Ordnung 140 A, 140.B, 142 A, 142B, 144A, 144B auf alle Elemente mit Ausnahme eines einzigen in der einen Hälfte aller durch die in P-Richtung erregten Spulen. Das eine Element wird in die P-Richtung gesteuert und liefert einen Ausgangs impuls in seiner Ausgangswicklung. Die Rückstellung wird durch Erregung der Rückstellröhre erreicht, so daß der Strom durch die iV-Rückstellspulen hindurchfließt.

Die Ausführungsformen nach Fig. 7 und 8 werden so betrieben, daß P-Erregungsströme einigen oder allen Elementen zugeführt werden und entgegengesetzt wirkende Ströme auf alle Elemente mit Ausnahme eines einzigen zur Einwirkuhg gebracht werden. Dieses einzige Element wird somit in die P-Richtung gesteuert. Die Rückstellspule und die zugehörige Röhre kann daher bei diesen beiden Ausführungsformen fortgelassen werden und die Rückstellfunktion lediglich von den Signalen übernommen werden, die an den Röhren liegen, welche die in der 2V-Richtung steuernden Spulen speisen.

Bei mehreren binären Eingängen kann die Windungszahl für jede Wicklung auf jedtem Element oder· Kern so groß werden, daß die Arbeitsgeschwindigkeit begrenzt wird. Die Nebenschlußkapazitäten zwischen den Windungen der Wicklungen nehmen daher mit steigender Windungszahl an Einfluß zu und bewirken eine Verkleinerung des Steuereinflusses und können auch zu Resonanzschwingungen führen. Um die Windungszahl klein zu halten, muß man hohe Erregerströme benutzen und kommt daher zu ungünstigen Steuerröhren.

Die Benutzung eines Transformators zur Ankopplung der Röhren an die Belastung, nämlich an die N- und P-Spule, würde diese Schwierigkeit zu umgehen erlauben, und zwar durch Erreichung einer besseren Widerstandsanpassung. Wenn die Röhren dazu dienen, zu sättigende Kerne zu steuern, welche ihrerseits wieder die Spulen steuern, so kann die Gesamtwindungszahl auf jedem Kern vermindert werden, weil bei diesem System die Abwicklungen auf den Kernen fortgelassen werden körinen. Dies ist aus Fig. 9 erkennbar, in weleher ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes dargestellt ist, in welcher die Steuerung mittels magnetischer Kerne 162 A, 162 B, 164A, 164B, 166 A, 166 B, 168 yi, 168 B geschieht, welche gleichartig ausgebildet sind wie die gesteuerten Kerne 160. Eine Mehrzahl von Kernen 160 mit etwa rechteckiger Hysteresiskurve (als Beispiel sind sechzehn Kerne dargestellt) wird durch vier Paare von magnetischen Kernen gesteuert, welche ebenfalls rechteckige Hysteresiskurven besitzen. Jeder »Treiberkern« 162 A... 168 B wird seinerseits durch eine Röhre 172^ usw. bis 178 5 gesteuert, der die Adressensignale zugeführt werden. Eine weitere Röhre 170 dient als gemeinsame Rückstellröhre. Die Steuerröhren steuern die Treiberkerne mittels der Spulen 192^, 192 B, 194^, 1945, ιφΑ, ig6B, 198.^, 198S₁ die an den Anoden der Röhren liegen und induktiv mit dem zugehörigen Treiberkern gekoppelt sind. Die Rückstellröhre 170 speist eine Spule 190, welche mit allen Treiberkernen verbunden ist. Jeder der sechzehn gesteuerten Kerne 160 besitzt eine Ausgangswicklung 200. Außerdem ist jeder Kern 160 induktiv mit vier der acht Steuerspulen 182^ bis 1881? gekoppelt, von denen jede denselben Wicklungssinn hat. Ein Kern 160 wird dann ausgewählt, wenn alle vier Wicklungen in den vier Spulen, mit denen er induktiv gekoppelt ist, durch einen Strom erregt werden, der eine magnetomotorische Kraft in der P-Richtung erzeugt. Die Kopplung der Steuer-

spulen 182^4 bis 188 B an die gesteuerten Kerne 160 geschieht nach einer binären Verschlüsselung. Das magnetische Treibersystem besteht dementsprechend aus dem ersten Paar Treiberelemente 192^4, 192B₁ welches an die beiden Spulen 182 A, 182 B angekoppelt ist, von denen jede induktiv mit der Hälfte der Gesamtzahl der gesteuerten Kerne gekoppelt ist. Innerhalb dieser Hälfte liegen die gesteuerten Kerne alle nebeneinander. Ein zweites Paar von Treiberkernelementen 194^, 194B steuert die Kerne 160 über zwei Spulen 184^4 und 184^, welche induktiv an abwechselnde Viertel der gesteuerten Kerne angekoppelt sind. Das dritte Paar von Treiberkernelementen 196.4 und 1965 ist induktiv an zwei Spulen 186 A und 186 B angekoppelt, welche induktiv an abwechselnde Achtel der gesteuerten Kerne angekoppelt sind. Das letzte Paar von Treiberkernelementen 198^ und 198 B steuert zwei Spulen 188.4 und 188 B, welche induktiv an abwechselnde Sechzehntel der gesteuerten Kerne angekoppelt sind. Die Stellen der Binärzahl des zugeordneten Kernes können, \vie oben angegeben, zur Bestimmung der Spulenrichtung und des Spulenpaares benutzt werden, an die ein gesteuerter Kern angeschlossen werden muß.

Die Wirkungsweise des Schaltsystems ist folgende :

Es sei angenommen, daß sich zunächst alle Kerne im iV-Zustand befinden. Sodann wird die - eine Röhre jedes Eingangsröhrenpaares ausgewählt, z. B. die Röhren 172^4, 174A, 176A₁ 178^, und alle diese Röhren werden gleichzeitig leitend gemacht. Dies bewirkt eine Umsteuerung der vier Treiberkerne 162.4, 164^, 166 A, 168 A von A^r nach P. Der eine der (2" = 16) gesteuerten Kerne, der durch die Spulen 182A, 184A, i86A, i88A an die (n = 4) Treiberkerne angeschlossen ist, die ummagnetisiert werden, wird von N nach P ummagnetisiert. Dies ist der ausgewählte Kern. Im vorliegenden Falle ist es der oberste Kern. Die nicht ausgewählten gesteuerten Kerne 160 sind an Ä'-Treiberkerne angekoppelt (192!?, 194 B, 196 B, 198 B), welche in der iV-Richtung gesättigt sind und nicht von den Röhren gesteuert werden und außerdem an (n — K) Wicklungen, welche die nicht ausgewählten gesteuerten Kerne von N nach P magnetisieren. Wenn jedoch eine kleine Änderung der Induktion erzeugt wird, so werden Ströme in den Wicklungen erzeugt, welche mit den Treiberkernen gekoppelt sind, die nicht von A^T nach P magnetisiert wurden. Da diese Treiberkerne in der iV-Richtung gesättigt sind, ist der Scheinwiderstand der Wicklungen sehr niedrig, und die entgegengesetzt wirkenden induzierten Ströme sind daher sehr stark, und zwar um so stärker, je größer die Tendenz des Flusses zur Umkehr ist. Daher werden die nicht ausgewählten Kerne 160 nicht von N nach P ummagnetisiert. Ihr Magnetisierungszustand ändert sich jedoch geringfügig, da die Kopplungswicklungen nicht den Scheinwiderstand Null besitzen, sondern wegen der endlichen Steilheit der B-Kurve im Sättigungsgebiet einen gewissen Blindwiderstand aufweisen.

Um die Treiberkerne in die iV-Richtung zurückzustellen, wird der gemeinsamen Rückstellröhre 170 ein Impuls zugeführt, durch welchen alle Treiberelemente 192^, 192 B, 194 A, 194 B, 196 A₁ 196B, 198^4, 198B gleichzeitig in der 7V-Richtung magnetisiert werden und das ausgewählte od'er gesteuerte Element 160 aus der P-Richtung in die Λ'-Richtung zurückgeführt wird.

In Fig. 10 der Zeichnung ist eine Schaltung einer Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes dargestellt, welche ein anderes Steuersystem für die Treiberkerne enthält. Der Einfachheit halber sind nur acht Speicherkerne 202 dargestellt, welche durch sechs Treiberkerne 222 A, 222 B, 224 A, 224B, 226.4, 226 B beeinflußt werden. Die Steuerspulen der Speicherkerne sind in derselben Weise angeordnet wie in Fig. 9. Das Treibeirsystem besteht aus drei Paaren von Treiberkernen mit annähernd rechteckiger Hysteresekurve. Jedes der steuern-"den Elemente 222 A, 222 B, 224 A, 224 B, 226A, 226 B wird, mittels ei Her Röhre 232 A₁ 232 B, 234^4, 234B, 22,6A₁ 236B gesteuert. Eine gemeinsame Rückstellröhre 206 dient zur Zurückführung jedes dieser Elemente in den iV-Zustand, und zwar mittels einer gemeinsamen iV-Spule 208, welche induktiv mit jedem Treiberkern gekoppelt ist. Jede der Röhren enthält in ihrem Anodenkreis eine P-Wicklung 240 P, 242P, 244P, 246P, 248P, 250 P auf je einem Element in Reihe mit einer iV-Wicklung 240N, 242N, 244N, 246N, 250N auf dem anderen Element des betreffenden Paares. Wenn daher eine der Röhren leitend wird, wird der zugehörige Treiberkern in die Richtung P ummagnetisiert und gleichzeitig dem anderen Treiberkern des Paares eine magnetomotorische Kraft zugeführt, welche diesen in der iV-Richtung festhält. Hierdurch wird das Verhältnis des gewünschten zum ungewünschten Ausgangssignal verbessert, da etwaigen in den Steuerspulen durch die nicht ausgewählten Kerne induzierten Ströme, die infolge der Erregung durch eine der Steuerspulen entstehen und den angekoppelten Kern in der P-Rich~ tung magnetisieren könnten, wirkungsvoll durch die in der iV-Richtung wirksame elektromotorische Kraft entgegengearbeitet wird, die den nicht ausgewählten Treiberkernen zugeführt werden. Die Wicklungen, welche an einen nicht ausgewählten Treiberkern angekoppelt sind, wirken sogar besser als ein Kurzschluß, da in ihnen eine Gegenspannung induziert wird.

Die Fig. 11 zeigt ein Schaltbild eines anderen steuernden Systems. Das System in Fig. 11 ist ein einfaches, direktwirkendes Gegentaktsteuersystem, bei welchem die Rückstellung in die iV-Richtung mittels je einer getrennten Röhre für jedes der Treiberelemente bewirkt wird. Wie dargestellt, sind sechs Treiberkerne 252 vorhanden, von denen jedem zwei Röhren 254A₁ 254B zugeordnet sind. Die eine Röhre 254.4 dient, wenn sie leitend wird, zur Steuerung des zugehörigen Treiberkernes in die P-Richtiung, während die andere Röhre 254 B zur Steuerung des zugehörigen Treiberkernes in die iV-Richtung dient. Jede Röhre besitzt ein erstes und

ein zweites Steuergitter 256A, 256B, 258 A, 258B. Die in der P-Richtung wirksamen Röhren 254^ sind mit ihren ersten Steuergittern 256^ an eine Quelle von P-Impulsen angeschlossen und die in der JV-Richtung wirksamen Röhren 254 B mit ihren ersten Steuergittern 256 B an eine Quelle von JV-Impiulsen. Die zweiten Steuergitter 258^4 und 2585 jedes Röhrenpaares sind miteinander verbunden. Den zweiten Steuergittern 258^ und 258 B werden binäre Adressensignale zugeführt. Das P- oder JV-Signal, welches an den ersten Steuergittern 256 A und 2565 liegt, bestimmt, welches Röhrenpaar, an dem die Adressensignale liegen, leitend werden soll. Eine P-Steuerröhre 254^4 enthält in ihrer Anodenzuleitung eine Spule 264^!, welche eine magnetomotorische Kraft dem zugehörigen Treiberkern zuführt und diesen in der Richtung P magnetisiert. Eine JV-Röhre 2545 enthält in ihrer Anodenzuleitung eine Spule 264 B, welche eine magnetomotoäo rische Kraft dem zugehörigen Treiberkern in der JV-Richtung zuführt. Jeder Treiberkern ist induktiv an eine Steuerspule angekoppelt, derart, wie es in Fig. 9 und 10 dargestellt und beschrieben ist. Dieses System ist symmetrisch, es erfordert jedoch für jeden Treiberkern eine Doppelröhre mit zwei Steuergittern je Röhre.

Die in Fig. 12 dargestellte Schaltung ist ebenso auegeführt wie das Steuersystem in Fig. 9. Es ist nur zum besseren Vergleich mit den Steuersystemen in Fig. 11 bis 14 nochmals gezeichnet. Mit jedem Treiberkern ist eine Röhre für die Zuführung der P-Steuersignale verbunden. Nur eine weitere Röhre ist allen Elementen für die Zuführung der ^-Steuersignale gemeinsam zugeordnet im Gegensatz zu der Schaltung in Fig. 11, bei den jedem Treiberkern eine eigene Röhre zugeordnet ist. Die Auswahl eines Treiberkernes geschieht dadurch, daß man eine der Röhren in jedem der drei Röhrenpaare mittels an denSteuergittern wirksamer Adressensignale leitend macht. Dadurch wird ein Treiberkern innerhalb jedes Paares in die P-Richtung gesteuert.

Ein weiteres Steuersystem ist in Fig. 13 dargestellt. Dieses System benutzt noch weniger Adressenröhren als die Systeme in Fig. 11 und 12. Die Treiberkerne 260 A, 260 B₁ 262 A ,262 B, 264 A, 264 B in Fig. 13 sind paarweise angeordnet. Es ist eine Röhre 266 vorhanden zur gemeinsamen Steuerung in die P-Richtung, die bei jeder Adresse vorkommt. Diese P-Steuerröhre 266 speist Wicklungen 268 (in P-Richtung), die an je einen Treiberkern260A, 262 A, 264 A angekoppelt ist. Eine der Röhren 270, 272, 274 ist jedem Paar der Treiberkerne zugeordnet und speist eine Spule, die mit einer P-Wicklung an die Treiberkerne 260 5, 262S₁ 264 B angekoppelt ist, welche keine gemeinsame P-Spule< besitzen, welche 268 mit einer JV-Wicklung 280 JV, 2S2N, 284JV mit den anderen Treiberkernen; koppelt. Wenn also Adressensignale zugeführt werden, wird die gemeinsame P-Röhre gleichzeitig erregt. Diejenigen der Adressenröhren 270, 272, 274, welche leitfähig gemacht werden, dienen dazu, die Treiberkerne, deren JV-Wicklungen angeschlossen sind, im JV-Zustand aufrechtzuerhalten und die Treiberkerne, an welche ihre P-Wicklungen angeschlossen sind, in die P-Richtung zu steuern. Ist durch eine Adresse eine Röhre gesperrt, so.dient die gemeinsame P-Spule dazu, eine magnetomotorische Kraft zuzuführen, welche das Element des angeschlossenen Treiberkernes in die P-Richtung ummagnetisiert. Alle Kerne sind mittels der JV-Wicklungen 286 einer 7» JV-Rückstellspule an eine gemeinsame Rückstellröhre 288 angekoppelt. Man kann also nach der Zuführung einer Adresse die Kerne in die A^r-Richtung zurückstellen. Dieses System erfordert nur η + 2 Röhren und zugehörige Schaltelemente mit einpoligem Eingang (n ist die Zahl der Paare und ist hier gleich 3).

Fig. 14 ist ein Schaltbild eines weiteren Steuersystems, welches aus einer Kombination der Systeme nach Fig. 10 und 13 besteht. Es werden Gegenwicklungen zur Erzeugung von Gegenspannungen in allen nicht ausgewählten Treiberkernen benutzt, und ferner wird die gemeinsame Steuerung der einpoligen Eingänge benutzt. Es sind drei Adressenröhren 300, 302, 304 vorhanden, von denen jede einem der Paare von magnetischen Steuerelementen 310^, 3105, 312^4, 312.B, 314^, 3145 zugeordnet ist. Jede dieser Röhren ist durch eine Anodenkreisspule an einen Treiberkern 3roß, 3125, 314.B des Paares mittels einer P-Wicklung 316 P, 318 P, 320P angekoppelt und an das andere Element 310^, 2,i2A,3i4A mittels einer Abwicklung316JV, 318 JV, 320 JV. Eine gemeinsame Eingangsröhre 322 ist an alle Treiberkerne über eine Anodenkreisspule 324 angekoppelt. Im einzelnen ist die Spule 324 der gemeinsamen Eingangsröhre an die Treiberkerne 310^4, 312^4, 314^4 eines Paares mittels einer P-Wicklung 326 P angekoppelt und an zweite Treiberkerne 31öS, 3125, 3145 des Paares über eine JV-Wicklung 326 JV. Die gemeinsame Eingangsspule P und die JV-Wicklungen befinden sich auf denjenigen Kernen, welche die JV- und P-Wicklungen der Adressenröhren tragen. Die Windungszahl der JV-Wicklungen 326JV der gemeinsamen Eingangsspulen ist geringer als die Windungszahl der P-Wicklungen 316P, 318P, 320P der Adressenröhrenspulen, so daß, wenn eine Adressenröhre leitend gemacht wird, die Steuerwirkung ihrer P-Wicklung größer ist als die in der JV-Richtung liegende Steuerwirkung der gemeinsamen JV-Wicklung und somit der Treiberkern in die P-Richtung ummagnetisiert wird. Der gemeinsamen Eingangsröhre 322 wird' ein Impuls gleichzeitig mit der Adresse an den Adresseneingängen zugeführt. Dies bedeutet, daß jede der Adressenröhren, die einen n₅ Impuls erhält, denjenigen der beiden Treiberkerne, mit dem sie induktiv, und zwar über eine JV-Wicklung gekoppelt ist, im Zustand JV festhält, da die in der P- und in der JV-Richtung wirksamen Steuereinflüsse sich neutralisieren. Der Treiberkern, an welchen die Adressenröhre mit einer P-Wicklung angekoppelt ist, kommt in den P-Zustand. Wenn einer Adressenröhre kein Impuls zugeführt wird, wird' der eine der beiden Treiberkerne innerhalb eines Paares, an welchem über eine P-Wicklung der gemeinsame 'Eingang wirksam wird, ummagneti-

siert. Eine gemeinsame A^T-Rückstellröhre 330 ist mit der gemeinsamen JV-Rückstellspule 332 an alle Treiberkerne angekoppelt.

In Fig. 15 ist ein Schaltbild einer magnetischen Matrix dargestellt, welches von einem System nach einer Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes gesteuert wird.

Ein Magnetkernspeicher ist in dem obenerwähnten Artikel von Forrester beschrieben. Diese Matrix kann aus einer Anordnung von magnetischen Elementen 350 bestehen, deren magnetischer Zustand die Information speichert. Die Zeilen und Reihen der Elemente 350 sind an getrennte Zeilenspulen 352 und Reihenspulen 354 angekoppelt. Jede Zeilenspule 352 ist mittels einer Wicklung mit jedem der Speicherkerne 350 einer Zeile gekoppelt und über einen Widerstand 356. an die Ausgangswicklung 16 eines Schalter kernes einer magnetischen Schaltanordnung angeschlossen. Jedes Element einer Reihe der Matrix ist induktiv an eine Reihenspule 354 angekoppelt. Diese Reihenspule liegt über einen Widerstand 358 an der Ausgangswicklung 16 eines zweiten Schalters. Die Zeilen- und Reihenspulen für die Matrix sind in Fig. 15 zur Vereinfachungi nur dadurch dargestellt, daß die betreffende Leitung den Speicherkern nur berührt. Jeder Schalter besteht aus einer Mehrzahl von Schalterkernen ίο-, von denen jeder eine Ausgangswicklung 16 besitzt, die an einer Spule der Matrix liegt. Jeder Steuerschalter wird nach Fig. 1 der Zeichnung ausgeführt. In Fig. 15 sind dieselben Bezugszeichen für die Bestandteile der Schalter verwendet wie in Fig. i. Der Steuerschalter, welcher die Rerhenspulen steuert, wird als der Z-Schalter bezeichnet und der Steuerschalter für die Zeilenspulen als der F-Schalter. Das System der Verbindung der magnetischen Elemente des X- und des Y-Schalters kann ein beliebiges der oben beschriebenen sein. In Fig. 15 ist das System nach Fig. 1 dargestellt. Außerdem können die Steuermittel für die Steuerschalter innerhalb der oben beschriebenen Möglichkeiten beliebig gewählt werden. Man'erkennt, daß bei gleichzeitiger Zuführung der Adressensignale an die X- und F-Schalter- einer der Schalterkerne 10 innerhalb jedes Steuerschalters in die P-Richtung ummagnetisiert wird. Dies induziert eine Spannung in einer Zeiknspule 352 und in einer Reihenspule 354, welche an einen bestimmten Kern 350 der Matrix angekoppelt sind, hervor. Der Speicherkern in der Matrix, welcher sowohl an die Zeilenals an die Reihenspule angeschlossen ist, in der Spannungen induziert werden, wird in die P-Richtung ummagnetisiert. Um diesen Speicherkern in der P-Richtung zu halten, werden die Steuerschalter durch nacheinanderfolgende Zuführungeines Signals an die beiden iV-Rückstellröhren 38 wieder zurückmagnetisiert. Um einen ausgewählten Speicherkern in den 2V-Zustand zurückzuführen, muß beiden A^r-Röhren gleichzeitig ein Signal zugeführt werden.

Um die oben gegebene Beschreibung zu vereinfachen, soll an Hand der nachfolgenden Tabelle die Wirkungsweise des Magnetkernspeichers mit magnetischen Schaltern dargestellt werden.

Aufeinanderfolgende X- und F-Rückstellung

Gewünschter Vorgang
beim ausgewählten
Kern des Speichers

Eintragung P

Schritt ι

Schritt 2

Schritt 3

Eintragung iV

Schritt ι

Schritt 2-

Abfrage mit Signal

Schritt ι

Schritt 2

Abfrage ohne Signal

Schritt 2

Schritt 3

Eingangssignale
X und Y
(binär)

Rückstellung des
magnetischen

Schalters
X Y

N N

Die Befragung wird mittels einer Ablesespule vorgenommen, die nicht mit dargestellt ist und mit jedem Kern des Speichers gekoppelt ist. Wenn ein Kern sich im Zustand N befindet, wird er in die Richtung P ummagnetisiert, und es wird eine Spannung in der Ablesespule induziert. Wenn der abgefragte Kern sich im Zustand P befindet, so entsteht keine Ausgangsspannung in der Ablesespule. Die Ablesespule ist der Einfachheit halber nicht mit dargestellt.

Zwischen jeder Steuerwicklung des magnetischen Schalters und der entsprechenden Leitung der Matrix liegt ein Widerstand 358 bzw. 356. Dieser Widerstand dient gewöhnlich dazu, einen etwa konstanten Steuerstrom von einer Steuerspannung abzuleiten. Die Spannung e der Steuerwicklung kann in einen ziemlich großen Teil e_R an dem Widerstand und in einen kleinen Teil e_M an der Matrix aufgeteilt werden. Wenn dies geschieht, ist die Schwankung von e_M, die von den induzierten Spannungen in den Leitungen herrührt, bei einer Änderung der Magnetisierung des ausgewählten Kernes klein gegenüber der Spannung e_R. Dementsprechend bleibt der Strom i = e_R:R annähernd konstant, unabhängig davon, ob der ausgewählte Kern seine Magnetisierungsrichtung ändtert oder nicht. Der Widerstand kann auch fortgelassen werden, wenn eine ausreichende Induktivität der Leitungen der Matrixschaltung vorliegt.

Die Rückwirkung der Matrix auf den Schalter kann vernachlässigt werden, vorausgesetzt, daß der Schalter übersteuert wird, d. h. daß der ausgewählte Kern in ihm genügend stark in der P-Richtung beeinflußt wird, so daß die N-Rückwirkung einer Matrixspule den Steuereinfluß nicht unter die zur Ummagnetisierung notwendige Schwelle vermindert. Daher sind die Anforderungen weniger streng wie im Falle einer Matrix, die von einer Matrix gesteuert wird, welche so bemessen ist, daß eine gute Unterscheidung in der S teuer matrix und in der Speichermatrix aufrechterhalten wird. Die

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hier dargestellten und beschriebenen Schalter können dazu dienen, eine Anzahl von parallel liegenden Speichermatrices der in der obenerwähnten Arbeit vonForrester beschriebenen Art zu steuern. Diese dort beschriebenen Matrices können an Stelle von oder mit magnetischen Steuermatrices verwendet werden.

Ein interessantes Merkmal der magnetischen Steuerschalter liegt in der Möglichkeit der Leistungsersparnis. Die ganze Leistung, die einer Stromversorgungsquelle entnommen wird, ist die Leistung zur Ummagnetisierung der Kerne des magnetischen Schalters aus der N- in die P-Richtung, oder umgekehrt. Ein Leistungsüberschuß, der diese Leistung überschreiten würde, wird induktiv auf die Ausgangsspulen übertragen und gelangt somit in den Ausgangskreis. Der Schalter hat somit einen sehr guten Wirkungsgrad und zeigt eine gute Leistungsübertragung.

Wenn auch der Schalter mit einer Anzahl von Kernen = 2" beschrieben ist, worin η die Zahl der Eingänge ist, so sind diese Zahlen keineswegs die einzig möglichen. Für η Eingänge können weniger als 2" Ausgänge vorhanden sein, beispielsweise in Ausgänge, und zwar einfach dadurch, daß man 2"—m Kerne des Schalters fortläßt entsprechend der Kombination der η Eingänge, welche vernachlässigt werden sollen. Zum Beispiel können in einem binär verschlüsselten Dezimalsystem zehn Kerne für die vier binären Ziffern verwendet werden, so daß der Schalter als ein Übertrager von dem binär verschlüsselten Dezimalsystem zu dem gewöhnlichen Dezimalsystem betrachtet werden kann. Dies ist in Fig. 16 dargestellt.

Fig. 16 ist eine Schaltung eines Umsetzers vom binären System in das Dezimalsystem. Die Figur enthält zehn Kerne 400. Eine gemeinsame AT-Rückstellröhre 402 und eine Spule 404 sind vorhanden. Die Eingangssignale an den vier Paaren von Steuerröhren 410A, 410B, 412A, 412B, 4.14A₁ 4145, 416 A, 416 B wirken im Gegentakt und können als Eingänge 1, 2, 4 und 8 bezeichnet weiden. Die Spulen 430^, 430 B, 432 A, 432 B, 434Λ 434-S, 42,6 A, 42,6B, welche an die Kerne angekoppelt sind, bestehen aus P-Wicklungen und damit in Reihe geschalteten N-Wicklungen. Die Spulen liegen in den Anodenkreisen von entsprechenden Steuerröhren. Wenn man beispielsweise ein Paar dieser Spulen, z.B. 430^ und 430B, betrachtet lund wenn an einem Kern, sofern die Spule 430 A einen Wicklungssinn besitzt, welcher einer iV-Steuerung entspricht, und die Spule 430 B einen Wicklungssinn entsprechend einer P-Steuerung, so wird dieser Kern in einem solchen Zustand gehalten, daß er die Stellenzahl Null wiedergibt, und später, wenn die Wicklungen 430 A und 430 B auf einem Kern den umgekehrten Wickhingssinn haben, so wird die Stelle ι dargestellt. Die Wickkmgsverbindungen können dann hergestellt werden. Jedes Spulenpaar kann bei der Ankopplung an einen Kern die Zahl 1 oder die Zahl ο wiedergeben entsprechend dem »binären Wert« des Kernes. Die iV-Wicklungen 418 auf den Kernen besitzen mindestens die dreifache Windungszahl der P-Wicklungen 420, so daß alle P-Wicklungen 420 auf jedem Kern 400 Strom führen müssen, um den Kern umzumagnetisieren. Die binäre Darstellung für jeden Kern ist auf der linken Seite der Fig. 16 eingetragen und die Dezimaldarstellung auf der rechten Seite neben d&r Ausgangs wicklung. Wenn man beispielsweise einen Dezimalausgang für einen binären Eingang, der der Dezimalzahl 4 entspricht, hat, so werden Gegentaktsignale den Röhren 1, 2 und 8 zugeführt, so daß die Nullseite der Doppeltrioden 410 A₁412 A, 416 A leitend wird. In Fig: 16 ist die rechte Röhrenseite die Nullseite. Die Gegentaktsignale werden der Röhre 4,_nämlich dem Röhrenpaar 414 A, 4145, zugeführt, so daß die Einsseite 4145, d. h. die linke Seite der Röhre 4, leitend wird. Dementsprechend liefern alle P-Wicklungen auf dem vierten magnetischen Element eine magnetomotorische Kraft, so daß dieses in der P-Richtung magnetisiert wird. In keinem der anderen magnetischen Elemente wird eine magnetomotorische Kraft gleichzeitig und allein durch alle P-Wicklungen entstehen. Daher liefert nur das magnetische Element Nr. 4 eine Ausgangsspannung.

Im vorstehenden ist somit ein neuartiger und billiger magnetischer Schalter beschrieben. Dieser Schalter erlaubt die Auswahl eines aus mehreren Kanälen, und zwar unter Anwendung der geringstmöglichen Zahl von binären Eingängen. Der innere Widerstand der Signalquelle kann beliebig gewählt werden. Der Schalter kann sowohl Signale mit nur einer Polarität als auch mit beiden Polaritäten abgeben.

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetischer Schalter zur Betätigung eines Magnetspeichers, gekennzeichnet durch eine Reihe von Spulen (22 A, 22 B ... 26 A, 26 B), welche aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten Wicklungen (12, 14) bestehen, die entsprechend einem Zahlenschlüssel so auf einer Mehrzahl von Magnetkernen (10) mit annähernd rechteckiger Hysteresiskurve angeordnet sind, daß durch die wahlweise gleichzeitige Erregung eines Teils der Spulen die Änderung dies Magnetisierunigszustanides eines bestimmten Magnetkernes (Scbaltefkern) hervorgerufen wird und diese Änderung eine Spannung in der zugehörigen Ausgangs wicklung (16), die auf jedem einzelnen Magnetkern angebracht ist, erzeugt.

2. ■ Magnetischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen als Spulenpaare (22 A, 22 B... 26 A, 26 B) ausgebildet sind, daß in jedem Paar Ströme entsprechend dem binären Zahlensystem erzeugt werden und daß die Spulen jedes Paares eine Wicklung eines gegebenen Wicklungssinns auf jedem Schalterkern entsprechend dem gewünschten Zahlenschlüssel enthalten.

3. Magnetischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spulen

(22 A, 22B . . .26A, 26B) eine Wicklung (12 bzw. 14) auf jedem der Schalterkerne enthält, daß die Hälfte (12) der Wicklungen im einen Wicklungssinn ausgeführt ist, die andere Hälfte (14) im entgegengesetzten Wicklungssinn und daß alle Wicklungen jeder Spule in Reihe geschaltet sind.

4. Magnetischer Schalter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine weitere Spule (119), welche Wicklungen (118) auf jedem Schalterkern (100) im lumgekehrten Sinne als dem Sinn der Wicklungen (102) der erstgenannten Spulen enthält, wobei das eine Ende der weiteren Spule mit einem Ende jeder der erstgenannten Wickhingen (110 A . .. 116 B) verbunden ist und wobei die Windungszahlen der Wicklungen der erstgenannten Spulen w-mal größer oder etwas mehr als das w-fache der Windungszahlen der Wicklungen der weiteren Spule sind, wobei radie Zahl der Spulenpaare (110A, noB .. . 116Λ, 116 B) in den erstgenannten Spulen bedeutet.

5. Magnetischer Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückstellwicklung (106) auf jedem der Schalterkerne (100).

6. Magnetischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Wicklungen (106) im gleichen Sinne gewickelt und miteinander zu einer Rückstellspule (108) in Reihe geschaltet sind und daß Mittel zur Zuführung eines Stromes an die Rückstellspule vorhanden sind, so daß alle Schalterkerne in einen gegebenen Magnetisierungszustand zurückgeführt werden.

7. Magnetischer Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß die Schalterkerne die Form von Toroidringen besitzen.

8. Magnetischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spule (iioyi) des ersten Spulenpaares eine Wicklung (102) auf jedem zweiten der Schalterkerne (i<oo) besitzt, die andere Spule (noB) je eine Wicklung (102) auf den dazwischenliegenden Schalterkernen, die eine Spule (112 A) des nächsten Spulenpaares je eine Wicklung auf zwei aufeinanderfolgenden Schalterkernen, zwischen denen je zwei andere Kerne liegen, die andere Spule (ii2J5) je. eine Wicklung auf allen diesen dazwischenliegenden Kernen, und daß die eine Spule jedes folgenden Spulenpaares je eine Wicklung auf doppelt soviel aufeinanderfolgenden Kernen besitzt, zwischen denen doppelt soviel andere Kerne liegen als bei dem vorhergehenden Spulenpaar, und daß die andere Spule des erwähnten folgenden Spulenpaares Wicklungen auf den dazwischenliegenden Kernen besitzt.

9. Magnetischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spulen (22 A ... 26 B) an der Anode einer Entladungsröhre (32^ . . . 36 B) liegt und diese den Erregungsstrom liefert.

10. Magnetischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spulen (1&2A . .. i88B) induktiv an einen magnetischen Treiberkern (162 A ... 168 B) angekoppelt ist und diese Kerne den Erregungisstrom liefern.

11. Magnetischer Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregungsstrom durch Treiber wicklungen (192 A... ig8 B) geliefert wird, welche den magnetischen Zustand der Treiberkerne (162 A . . . 168 B) ändern, und daß die Treiberwicklungen an Stromquellen (172 A ... 178 B) liegen, welche diese Wicklungen speisen.

12. Magnetischer Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand der Treiber wicklungen (192 A ... 198 B) dem Ausganigswiderstand der Stromquellen (172 A ... 178 B) angepaßt ist.

13. Magnetischer Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberkerne (162.4 . .. i685) Rückstellwicklungen (190) tragen, welche aus einer Stromquelle (+B, 170) gespeist werden.

14. Magnetischer Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellwicklungen in Reihe geschaltet sind und von einer Röhre (170) gespeist werden.

15. Magnetischer Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (58), welche jedem der Schalterkerne (56) zugeordnet sind und unerwünschte Spannungen in den Ausgangsspulen (60) bei der Zuführung der Erregungsströme unterdrücken.

16. Magnetischer Schalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Unterdrückung der unerwünschten Ausgangsspannungen aus zusätzlichen magnetischen Kernen (58) bestehen, d'aß je ein zusätzlicher magnetischer Kern mit einem der Schalterkerne (56) induktiv gekoppelt ist und daß das Material der zusätzlichen Kenne eine solche Magnetisierungscharakteristik besitzt sowie die Kopplung mit dem Schalterkern so gewählt ist, daß in den Ausgangsspulen (60) Spannungen entgegengesetzten Vorzeichens und praktisch gleicher Größe wie die unerwünschten Spannungen induziert werden.

17. Magnetischer Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterkerne (10) aus einem Material bestehen, welches eine annähernd rechteckige Hysteresiskurve mit annähernd linearem Verlauf im Sättigungsgebiet besitzt (Fig. 2).

18. Magnetischer Schalter nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Kerne (58) aus einem Material bestehen, welches eine im Vergleich mit der Permeabilität der Schalterkerne (56) geringe Permeabilität besitzt und eine lineare Hysteresiskurve aufweist, deren Neigung ebenso· groß, aber von umgekehrtem Vorzeichen ist wie die Neigung der Hysteresiskurve der Schalterkerne im Sättigungsgebiet (Fig. 5).

19. Magnetischer Schalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zusätzliche Kern (58) ebenso mit den Eingangsspulen (62) gekoppelt ist wie sein zugehöriger Schalterkern (56), jedoch mit den Ausgangsspulen (60) entgegengesetzt gekoppelt ist wie dieser Schalterkern.

20. Magnetischer Schalter nach Anspruch 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Paar von Treiberkernen (222^!, 222 B) jedem Spulenpaar (212^4 ... 2i6B) zugeordnet ist und daß für jedes Kernpaar eine Wicklung (240P ... 250 P) auf dem einen Kern des Paares mit einer entgegengesetzten Wicklung (240iV . .. 250ΛΟ auf dem anderein Kern dieses Paares in Serie geschaltet ist und jede dieser Serienschaltungen an einer Entladungsröhre (232 A . .. 236 B) liegt.

21. Magnetischer Schalter nach Anspruch 20, dadurch- gekennzeichnet, daß auf den Treiberkernen (?,ioA .... 314 B) eine Spule (324) mit einer Wicklung auf jedem der Kerne liegt, daß der Sinn dieser Wicklung auf den beiden Kernen eines Kernpaares verschieden'ist und daß die beiden Wicklungen (316N, 326P ... 326AT₁. 316P) auf jedem Kern entgegengesetzten Sinn haben und eine Entladungsröhre (322) die Spule (324) speist.

22. Magnetischer Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Treiberkern (252) zwei Wicklungen (264A, 264B) mit entgegengesetztem Wicklungssinn vorhanden sind, daß diese Wicklungen die Belastung für eine Doppel-Vierpolröhre (254^, 254 B) bilden, daß deren erste Gitter (256^, 2565) an Steuerimpulsquellen (N, P) angeschlossen sind und daß ihre zweiten Gitter (258^, 258.Ö) zusammengeschaltet sind' und ebenfalls an Steuerimpulsquellen liegen.

23. Magnetischer Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspulen über Widerstände (356) an Zeilen oder Reihen eines aus Speicherkernen (350) bestehenden Magnetkernspeichers angeschlossen sind¹, in dem sich auf jedem Speicherkern eine Zeilen- und eine Reihenwicklung befindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
RCA-Review, Bd. XIII, 1952, Nr. 2 (Juni), S. 183 bis 201.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen