DE1026869B

DE1026869B - Display device for signals of weak amplitude

Info

Publication number: DE1026869B
Application number: DEI12293A
Authority: DE
Inventors: Robert Beaver Koehler
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-10-24
Filing date: 1956-10-09
Publication date: 1958-03-27

Description

DEUTSCHESGERMAN

In der Rechenmaschinen-, Impuls-, Nachrichtentechnik usw. und insbesondere im Zusammenhang mit Transistorschaltungen besteht seit langem das Bedürfnis nach Anzeigeglimmlampen, die ohne Benutzung eines besonderen Verstärkers zur Anzeige von schwachen Signalspannungen in der Größenordnung von 5 V verwendet werden können.In calculating machine, pulse, communications technology, etc. and in particular in connection with Transistor circuits have long had a need for indicator glow lamps that are without use a special amplifier for displaying weak signal voltages in the order of magnitude of 5V can be used.

Durch Anlegen einer Vorspannung, deren Wert etwas kleiner ist als die Zündspannung, kann aber ein einwandfreier und betriebssicherer Zustand über einen längeren Zeitraum mit den bisher bekannten Glimmlampen nicht gewährleistet werden, selbst wenn jeweils die Besonderheiten der benutzten Glimmlampe durch spezielle Schaltungsmaßnahmen berücksichtigt werden. Die bestehenden Schwierigkeiten zu beheben, ist Aufgabe der Erfindung.However, by applying a bias voltage, the value of which is slightly smaller than the ignition voltage, a flawless and operationally safe condition over a longer period of time with the previously known glow lamps can not be guaranteed, even if the particularities of the neon lamp used special circuit measures are taken into account. Resolving the existing difficulties is Object of the invention.

Bei einer Glimmentladungslampe zur Anzeige von schwachen Signalspannungen mit mehreren, insbesondere mit zwei Kathoden und einer gemeinsamen Anode dient nach der Erfindung eine der Kathoden zusammen mit der Anode zur Unterhaltung einer ständigen Hilf sentladung, durch welche die zur Anzeige bestimmte, von außen beobachtbare Entladungsstrecke zwischen der Anode und einer zweiten, gerichteten, großflächigen, mit den Signalimpulsen bzw. Spannungsstufen beaufschlagten Kathode vorionisiert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Lampe nach der Erfindung wird an der Anode ein leitend mit ihr verbundener Hohlzylinder so um die eine Kathode als Abschirmmittel angebracht, daß das Licht der standigen Hilfsentladung nach außen nicht sichtbar wird.In the case of a glow discharge lamp for displaying weak signal voltages with several, in particular with two cathodes and a common anode, one of the cathodes serves together according to the invention with the anode to maintain a constant auxiliary discharge, through which the intended for display, externally observable discharge path between the anode and a second, directed, large-area, is pre-ionized with the signal pulses or voltage levels applied cathode. at a preferred embodiment of the lamp according to the invention is a conductive with her at the anode connected hollow cylinder so attached to one cathode as a shielding means that the light of the constant Auxiliary discharge is not visible to the outside.

Um bei der Anordnung nach der Erfindung diese Anzeigeentladungsstrecke bei Anlegen von Impulsen bzw. Spannungsstufen immer sicher zu zünden, genügt bei Verwendung einer entsprechenden Vorspannungsquelle eine Impulsspannung, die um eine Größenordnung kleiner ist als die Brennspannung. Außerdem wird die Glimmentladung der Anzeigestrecke periodisch mit Netzfrequenz unterbrochen, um zu verhindern, daß Störimpulse angezeigt werden. Die Spannungsanzeige selbst wird durch das dann auftretende Flimmern der Entladung nicht gestört, weil die Unterbrechungsfrequenz des Netzes relativ hoch ist.In the arrangement according to the invention, this display discharge path when pulses are applied Reliably igniting or voltage stages is sufficient when using an appropriate bias voltage source a pulse voltage that is an order of magnitude smaller than the burning voltage. aside from that the glow discharge of the display section is periodically interrupted at mains frequency to prevent that glitches are displayed. The voltage display itself is caused by the flickering that then occurs the discharge is not disturbed because the interruption frequency of the network is relatively high.

Weitere Einzelheiten der Lampen nach der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung hervor. Die Glimmlampe nach der Erfindung sei für eine beispielsweise Ausführungsform an Hand der Zeichnung nachstehend näher beschrieben.Further details of the lamps according to the invention go from the following description and Drawing. The glow lamp according to the invention is for an example embodiment Hand of the drawing described in more detail below.

Das Entladungsgefäß 10 aus strahlungsdurchlässigem bzw. lichtdurchlässigem, glasartigem Material enthält eine ionisierbare Gasatmosphäre, z. B. Neon, Argon oder eine Mischung hiervon, mit einem Druck von 20 Torr, ferner eine stabförmige Anode 12, eine stabförmige Kathode 14 und eine weitere Kathode 16, Anzeigevorrichtung für Signale schwacher AmplitudeThe discharge vessel 10 made of radiation-permeable or light-permeable, glass-like material contains an ionizable gas atmosphere, e.g. B. neon, argon or a mixture thereof, with one pressure of 20 Torr, furthermore a rod-shaped anode 12, a rod-shaped cathode 14 and a further cathode 16, Display device for signals of weak amplitude

Anmelder:Applicant:

IBM Deutschland Internationale Büro-MaschinenIBM Germany International Office Machines

Gesellschaft m. b. H., Sindelfingen (Württ), Böblinger Allee 49Society m. B. H., Sindelfingen (Württ), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 24. Oktober 1955Claimed priority: V. St. v. America October 24, 1955

Robert Beaver Koehler, Hopewell Junction,Robert Beaver Koehler, Hopewell Junction,

N. Y. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt wordenN. Y. (V. St. Α.), Has been named as the inventor

die aus einer U-förmig gebogenen Fläche besteht und deren Öffnung auf die Anode 12 zu gerichtet ist. Das Elektrodenmaterial ist hitzebeständig und kann z. B. aus Nickel oder Molybdän bestehen. Ein Hohlzylinder 17 ist mit der Anode 12 leitend verbunden und an dieser derart befestigt, daß er die Kathode 14 im Entladungsbereich an ihrem oberen Ende konzentrisch umgibt, um die Hilfsglimmentladung zwischen der Kathode 14 und der Anode 12 nach außen gegen Sicht abzuschirmen und um gleichzeitig, da er damit selbst als Anode für die Hilfsentladung wirkt, die in der Hilfsentladung entstehenden Ionen auf die zur Anzeige bestimmte, von außen beobachtbare Entladungsstrecke zwischen der Kathode 16 und der Anode 12 zu lenken.which consists of a U-shaped curved surface and the opening of which is directed towards the anode 12. That Electrode material is heat-resistant and can, for. B. made of nickel or molybdenum. A hollow cylinder 17 is conductively connected to the anode 12 and attached to it in such a way that it has the cathode 14 in the discharge region at its upper end concentrically surrounds the auxiliary glow discharge between the The cathode 14 and the anode 12 are shielded from the outside against view and at the same time, since he himself acts as an anode for the auxiliary discharge, the ions produced in the auxiliary discharge on the display certain, externally observable discharge path between the cathode 16 and the anode 12 to to steer.

Die Elektrodenanschlüsse sind wie üblich nach außen geführt. Die Anode 12 ist über eine Leitung 18 und einen Widerstand 22 mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle 20 verbunden. Die Kathode 14 liegt über eine Leitung 24 und einen Widerstand 26 entsprechend am negativen Pol dieser Spannungs-The electrode connections are routed to the outside as usual. The anode 12 is via a line 18 and a resistor 22 connected to the positive pole of a DC voltage source 20. The cathode 14 is connected via a line 24 and a resistor 26 to the negative pole of this voltage

7» 957/3437 »957/343

quelle 20, der gemäß der Darstellung geerdet sein kann. Der Widerstand 26 ist andererseits über einen Gleichrichter 34 der Sekundärwicklung32 eines Transformators 30 parallel geschaltet, dessen Primärwicklung 35 an das Wechselstromnetz angeschlossen wird. Der Gleichrichter 34 ist so gepolt, daß die Spannung zwischen der Kathode 14 und der Anode 12 im leitenden Zustand des Gleichrichters erhöht wird. Die Kathode 16 ist über eine Xeitung 36 mit einer Klemme verbunden, an die negative Signalimpulse oder negative Spannungsstufen; (irr der Zeichnung nicht dargestellt) gelegt werden.VDIe'andere Impulsklemme ist durch eine Leitung 38 mit dem negativen Pol einer Vorspannungsquelle 40 verbunden, deren positiver Pol geerdet ist.source 20, which may be grounded as shown. The resistor 26, on the other hand, is via one Rectifier 34 of the secondary winding 32 of a transformer 30 connected in parallel, its primary winding 35 is connected to the AC mains. The rectifier 34 is polarized so that the voltage between the cathode 14 and the anode 12 is increased in the conductive state of the rectifier. The cathode 16 is connected to a terminal via a line 36, to which negative signal pulses or negative ones Voltage levels; (not shown in the drawing). VDIe 'is another pulse terminal connected by a line 38 to the negative pole of a bias voltage source 40, the positive pole of which is grounded.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die Spannung des obenerwähnten Wechselstromnetzes 115 V effektiv und die Frequenz 60 Hz. Die negativen Halbwellenamplituden liegen zwischen 50 und 75 V. Der Widerstand 26 hat etwa 3000 Ohm und ao der Widerstand 22 1 Megohm. Die Gleichspannungsquelle 20 liefert 200 V, und die Vorspannungsquelle 40 liefert 10 V. Die Signalimpulsamplitude auf der Leitung 36 beträgt etwa 5 V. Diese Werte sollen keine Einschränkung der Erfindung bedeuten, da sie nur zwecks Veranschaulichung und zum Verständnis der Wirkungsweise angegeben wurden.In the exemplary embodiment described here, the voltage of the AC network mentioned above is 115 V rms and the frequency is 60 Hz negative half-wave amplitudes are between 50 and 75 V. The resistor 26 has about 3000 ohms and ao the resistance 22 1 megohm. The DC voltage source 20 supplies 200 V, and the bias voltage source 40 supplies 10 V. The signal pulse amplitude on line 36 is approximately 5 V. These values should not be used Limitation of the invention as it is only for the purpose of illustration and understanding of the Mode of action were specified.

Durch Einschalten der Gleichspannungsquelle 20 wird zunächst eine Hilfsglimmentladung zwischen der Anode 12 und der Kathode 14 eingeleitet. Wie schon erwähnt, ist diese Entladung nach außen nicht sichtbar. Ein an die Leitung 36 und damit an die Kathode 16 angelegter negativer Signalimpuls leitet eine zusätzliche Entladung, die nach außen sichtbar und die zur Anzeige bestimmt ist, zwischen der Kathode 16 und der Anode 12 ein. Da die erste Hilfsentladung das Gas bereits vorionisiert hat, ist die zur Entladungseinleitung zwischen der Kathode 16 und der Anode 12 notwendige Zündspannung gering. Die am Widerstand 26 auftretenden negativen Halbwellen löschen jeweils die zur Anzeige bestimmte Glimmentladung an der oberen Kathode 16. Sie wird allerdings wieder aufgebaut, wenn die Signalimpulsfolge weiter angelegt bleibt. Die Spannung zwischen Kathode 14 und Anode 12 ändert sich dabei nicht wesentlich, aber das Anodenpotential als solches wird für das Zeitintervall der negativen Halbwelle derart gesenkt, daß eine Glimmentladung zwischen Anode 12 und Kathode 16 nicht fortbestehen kann.By switching on the DC voltage source 20, an auxiliary glow discharge is initially between the Anode 12 and cathode 14 initiated. As already mentioned, this discharge is not visible from the outside. A negative signal pulse applied to line 36 and thus to cathode 16 conducts an additional one Discharge, which is visible to the outside and which is intended for display, between the cathode 16 and the anode 12. Since the first auxiliary discharge has already pre-ionized the gas, the discharge initiation is between the cathode 16 and the anode 12 necessary ignition voltage low. Delete the negative half-waves occurring at resistor 26 in each case the glow discharge intended for display at the upper cathode 16. It will, however, again built up when the signal pulse train remains applied. The voltage between cathode 14 and Anode 12 does not change significantly, but the anode potential as such becomes for the time interval of the negative half-wave so that a glow discharge between anode 12 and cathode 16 cannot persist.

Die zur Anzeige bestimmte Glimmentladung der Strecke Kathode 16 und der Anode 12 wird also bei angelegter Signalimpulsfolge bzw. einer entsprechenden Spannungsstufe periodisch unterbrochen. Da die Unterbrechung mit 60 Hz erfolgt, wird sie vom Auge nicht wahrgenommen. Nur beim Ausbleiben der Signalimpulsfolge bzw. der Spannungsstufe hört die Glimmentladung auf, zu bestehen. Damit ist weitgehend gewährleistet, daß Störimpulse nicht angezeigt werden.The glow discharge of the path cathode 16 and the anode 12 intended for display is thus at applied signal pulse train or a corresponding voltage level interrupted periodically. Since the If there is an interruption at 60 Hz, it is not perceived by the eye. Only if the Signal pulse sequence or the voltage level, the glow discharge ceases to exist. So that is largely ensures that glitches are not displayed.

In der Beschreibung wurde nun als Beispiel eine bestimmte Ausführungsform der Kathoden 14 und 16 gebracht. Auch die Gestaltung des Entladungsgefäßes läßt viele Variationen zu. So kann z. B. ein Teil des Gefäßes undurchsichtig sein, um das Glimmlicht der Hilfsentladung an der Kathode 14 zusätzlich abzuschirmen, oder das ganze Gefäß kann mit Ausnahme eines kleinen Spaltes in der Nähe der anzeigenden Glimmstrecke zwischen Kathode 16 und Anode 12 aus lichtundurchlässigem Material hergestellt sein. Die Form der Kathode 16 braucht hierbei nicht unbedingt — wie in der Darstellung angegeben — beibehalten zu werden.In the description, a specific embodiment of the cathodes 14 and 16 has now been given as an example brought. The design of the discharge vessel also allows many variations. So z. B. part of the The vessel must be opaque in order to additionally shield the glow light of the auxiliary discharge at the cathode 14, or the whole vessel may with the exception of a small gap near the indicating The glow path between cathode 16 and anode 12 can be made of opaque material. the The shape of the cathode 16 does not necessarily have to be retained here - as indicated in the illustration to become.

Claims

Patent claims:

1. Glow discharge lamp for displaying weak signal voltages with several, in particular with two cathodes and a common anode, characterized in that one of the cathodes (14) together with the anode (12) serves to maintain a constant auxiliary discharge, through which the intended for display, externally observable discharge path between the anode (12) and a second directed, large-area cathode (16) to which the signal pulses or voltage levels are applied is pre-ionized.

2. glow lamp according to claim 1, characterized in that the cathode (14) for the auxiliary discharge of one conductively connected to the anode (12) and itself as an anode for the auxiliary discharge acting shielding means (17) is enclosed, so that the light of the pre-ionizing Auxiliary discharge shielded from the outside and only that intended for display, through the signal voltage triggered discharge path (12-16) is visible to the outside.

3. glow lamp according to claim 2, characterized in that the electrodes are arranged are that the pre-ionizing auxiliary discharge path (17-14) in the axial direction below the indicating discharge path (12-16).

4. glow lamp according to claims 1 to 3, characterized in that the gas filling of the Lamp made from a neon-argon mixture at a Pressure of 20 torr.

5. glow lamp according to claims 1 to 4, characterized in that the electrodes or Electrode holders are arranged in a plane parallel to each other so that the indicating Discharge path (12-16) is greater than the pre-ionizing discharge path (17-14).

6. glow lamp according to claims 1 to 5, characterized in that the anode (12) and the pre-ionizing cathode (14) are rod-shaped, while the large-area second Cathode (16) has the shape of a U-shaped curved surface.

7. glow lamp according to claims 2 to 6, characterized in that the shield (17) is a hollow cylinder which is the upper end of the pre-ionizing cathode (14) for the auxiliary discharge surrounds concentrically.

8. glow lamp according to claims 1 to 7, characterized in that the electrodes or Electrode holders are fastened in the base connections of the vessel wall.

9. glow lamp according to claims 1 to 8, characterized in that the discharge vessel (10) only in the part of light-permeable, in particular consists of translucent material.

10. glow lamp according to claims 1 to 9, characterized in that when there is the pre-ionizing Auxiliary glow discharge the indicating glow discharge between the anode (12) and the Cathode (16) by direct application of signal pulses or voltage levels, the voltage values of which are an order of magnitude smaller than the

Burning voltage of the auxiliary discharge, triggered at the cathode (16) via a bias voltage (20, 40) will.

11. glow lamp according to claim 10, characterized in that the indicating discharge (12-16) by superimposing pulses with

a frequency so high that a visible flicker of the display discharge is prevented will. -

References considered: British Patent No. 729,479.

1 sheet of drawings