DE1148785B - Elektronisches Zaehl- und Anzeigegeraet - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 42 p 3

INTERNATIONALE KL.

GOIq; G06f

G28365IXc/42p

ANMELDETAG: 12. NOVEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DEK
AUSLEGESCHRIFT: 16. MAI 1963

Die Erfindung bezieht sich auf Schalteinrichtungen, insbesondere auf ein elektronisches Zähl- und Anzeigegerät.

Zum Zwecke der Erläuterung soll die Erfindung in Verbindung mit ihrer Anwendung auf Dekadenzähl- und -anzeigegeräte beschrieben werden, obwohl die Erfindung auch auf weiteren Gebieten nutzbar gemacht werden kann, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht. Bei derartigen Zählgeräten werden gewöhnlich aufeinanderfolgende, in Reihe geschaltete Schaltstromkreise verwendet, die als »Flip-Flop«-(Kippschaltungen) aus Elektronenröhren, Transistoren u. dgl. gebildete Relaisstufen bestehen und die man so schalten kann, daß sie entweder in einen ersten, durch »0« bezeichneten oder in einen zweiten, durch die Ziffer »1« bezeichneten Schaltzustand versetzt werden. Es sei angenommen, der mit »0« bezeichnete Schaltzustand stelle den Zustand dar, in dem die rechte Elektronenröhre des »Flip-Flop«- Röhrenpaares leitend und die linke Röhre ausgeschaltet ist, während der mit »1« bezeichnete Zustand das Umgekehrte darstellen möge. Das Zählgerät ist mit einem entsprechenden Rückkopplungssystem ausgestattet, um eine binäre Zählung zu erzielen. Mit vier solchen Schaltstufen kann man, wenn man aufeinanderfolgende Impulse auf das Zählgerät wirken läßt, folgende Binärzahlenfolge erhalten:

Nummer des Eingangs	Schaltzustand	1	2	der Schaltstufe	4
impulses	0	0	3	0
0	1	0	0	0
1	0	1	0	0
2	1	1	0	0
3	0	1	0	0
4	1	1	1	0
5	0	0	1	1
6	1	0	1	1
7	0	1	1	1
8	1	1	1	1
9	0	0	1	0
0	0

Zählkreise zur Erzeugung einer solchen Wirkungsweise und zum Aufleuchtenlassen aufeinanderfolgender Anzeigeröhren, -lampen oder anderer Anzeigegeräte des von 0 nacheinander bis 9 zählenden Systems sind bekannt. Während jedoch mit einem solchen Stromkreis die Anzeigeröhren zuverlässig ohne Mehrdeutigkeit geschaltet werden können, hat aber das zur Erzeugung der obengenannten Aufein-Elektronisches Zähl- und Anzeigegerät

Anmelder:

General Radio Company, West Concord, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner, Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 23,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 12. November 1958 (Nr. 773 511)

Robert Stuart jun., Natick, Mass. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

anderfolge erforderliche Rückkopplungssystem gewisse Nachteile; es ist nämlich schwierig, bei niedrigen Zählgeschwindigkeiten ein zuverlässiges Arbeiten der Rückkopplungsvorrichtungen zu erhalten, und praktisch unmöglich, bei hohen Zählgeschwindigkeiten überhaupt ein Arbeiten mit ihm zu erzielen.

Man kann demgemäß zu einem abgeänderten Zählstromkreis dieser Art, der mit einem Rückkopplungssystem versehen ist, seine Zuflucht nehmen, der diese Nachteile nicht hat, sondern der im Gegenteil sowohl bei niedrigen wie bei hohen Zählgeschwindigkeiten zuverlässig arbeitet. Eine solche Binärzahlenfolge, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Anwendung findet, ist die folgende:

Nummer	1	Schaltzustand	der Schaltstufe	4
des Eingangs-	0			0
impulses	1	j 2	3 I	0
0	0		0	0
1	1		0	0
2	0		0	0
3	1		0	0
4	0		1	0
5	1		1	0
6	0		1	1
7	1		1	1
8	0		1	0
9		1
0		0
	0
	0
1
1
0
0
1
1
1
1
0

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Es ist jedoch bei einem die obige Binärzahlenfolge anwendenden Dekadenzählgerät infolge der diesem anhaftenden Eigenschaften möglich, daß eine oder mehrere der Anzeigeröhren irrtümlicherweise ausgelöst werden, wie im weiteren ausführlicher auseinandergesetzt werden wird. Dies ist ein höchst unerwünschter Zustand. Obwohl es durch Steigerung der Anforderungen an die Stromlieferung behoben werden kann, z. B. durch Erhöhung der an der Anode der Schaltröhrenstufen auftretenden Schwingung von etwa 120 auf 180 V, ist eine solche Lösung teuer und daher unerwünscht. In ähnlicher Art können Stromkreise mit Dioden zur Vermeidung einer solchen Arbeitsweise Anwendung finden, aber diese Stromkreise sind wieder verhältnismäßig teuer und ergeben damit gleichfalls keine vom wirtschaftlichen Standpunkt aus befriedigende Lösung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile der früheren Schaltungen zu überwinden und ein neues Zähl- und Anzeigesystem aufzustellen, das sowohl bei niedrigen wie bei hohen Zählgeschwindigkeiten zuverlässig geschaltet werden kann und mit einfachen und billigen Mitteln zur Verhinderung unrichtiger Betätigung der Zählanzeigevorrichtungen ausgestattet ist. Grundsätzlich wird dieses Ziel mit einem Blockierungskreis erreicht, der aus einer schwellenspannungsbetätigten nichtlinearen Vorrichtung, vorzugsweise einer Zweielektroden-Neonröhre, besteht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im nachstehenden dargelegt.

Die Erfindung soll jetzt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, von denen

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Schaltkreise in Form eines Blockschemas wiedergegeben sind, und

Fig. 2 bis 5 ähnliche Schaltbilder des anzeigenden Teils des Systems nach Fig. 1 sind, die die Arbeitsweise für sukzessiv fortschreitende Zählzustände wiedergeben.

Mit der ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltstufe SS₁ bis SS_t nach Fig. 1 verbunden und so aufgebaut, daß durch sie die oben an zweiter Stelle aufgeführte Binärzahlenfolge hergestellt wird, sind zehn Anzeigegeräte, z. B. mit den Zahlen 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 bezifferte Zweielektroden-Neonröhren oder Lampen. Der Ausgangskreis eines jeden Paares von »Flip-Flops« oder sonstigen Schaltrelais der ersten, zweiten, dritten und vierten Schaltstufe SS₁ bis S¹S₄ ist in bekannter Art über eine Widerstandsbelastung an die positive Klemme des Netzes E_bb angeschlossen. Die Ausgangsklemmen P₁ und P₂ der ersten Schaltstufe SS₁ und die Ausgangsklemme P₈ der vierten Schaltstufe SS₄ sind durch Paare von untereinander gleichen Widerständen, jeder von der Größe Ru₂, an E_bb angeschlossen. Die Ausgangsklemmen P₃ und P₄ der zweiten Schaltstufe SS₂, P₅ und P₆ der dritten Schaltstufe SS₃ und P₇ der vierten Schaltstufe SS₄ sind durch Widerstände vom WerteR_L an die Netzklemme E_bb angeschlossen. Die aufeinanderfolgenden Schaltstufen sind hintereinandergeschaltet, wie durch die Verbindungsleitungen 12, 14 und 16 zwischen den Ausgangsklemmen P₂, P₄ und P₆ und den jeweiligen Eingangsklemmen I₂, I₃ und I₁ der zweiten, dritten und vierten Schaltstufe veranschaulicht ist.

Die zu zählenden und anzuzeigenden Impulse können der Eingangsklemme I₁ der ersten Schaltstufe SS₁ zugeführt werden, und die Ausgangsleitung des Dekadenzählgeräts kann an die Ausgangsklemme P₈ der vierten Schaltstufe SS₄ angeschlossen sein. Der für die Rückkopplung, mit der die gewünschte Binär-Zahlenfolge erreicht wird, erforderliche Stromweg ist mit R[^ bezeichnet und von der Ausgangsklemme P₇ der vierten Schaltstufe zu den Eingangsklemmen I₂ und /„' der zweiten bzw. dritten Schaltstufe SS, mit den rechts liegenden Relais der mit jeder Schaltstufe

ίο verbundenen Relaispaare verbunden.

Die oberen Klemmen der Anzeigegeräte 0, 2, 4, 6 und 8 sind mit dem gemeinsamen Leiter 13 verbunden, und die oberen Klemmen der ungeraden Anzeigegeräte 1, 3, 5, 7 und 9 sind in ähnlicher Art an einen gemeinsamen Leiter 15 angeschlossen. Beide gemeinsamen Leiter 13 und 15 stehen über einen Widerstand vom Werte R (z. B. etwa 200 Kiloohm) und die Leitungen 13' bzw. 15' mit den Mittelpunktsklemmen P₁, und P₂, der Ausgangskreisbelastungen R_Ll2 der ersten Schaltstufe SS₁ in Verbindung. Die untere Klemme eines jeden Anzeigegeräts 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 ist an einen Widerstand vom Wert 2 R (z. B. 400 Kiloohm) angeschlossen, und die unteren Klemmen der Paare von Anzeigegeräten 0-1, 2-3, 4-5, 6-7 und 8-9 sind durch die jeweiligen Leiter 17, 19, 21, 23 und 25 miteinander verbunden. Die an die unteren Klemmen der Anzeigegeräte 0 und 4 angeschlossenen Widerstände 2 R sind ihrerseits wieder durch Leitung 18 mit der rechts liegenden Ausgangsklemme P₄ der zweiten Schaltstufe SS₂ verbunden. Eine ähnliche Verbindung wird durch die Leitung 20 von den zu den Anzeigegeräten 1 und 3 gehörenden Widerständen 2 R zu der rechts liegenden Ausgangsklemme P₆ der dritten Schaltstufe SS₃ hergestellt. Die

an die unteren Klemmen der Anzeigegeräte 2 und 6 angeschlossenen Widerstände 2 R stehen gleichfalls durch die Leitung 22 mit der linken Ausgangsklemme P₃ der zweiten Schaltstufe SS₂ in Verbindung. Die linke Ausgangsklemme P₅ der dritten Schaltstufe SS₃ ist in ähnlicher Weise durch die Leitung 24 mit den zu den Anzeigegeräten 5 und 7 gehörigen Widerständen 2 R verbunden. Der die unteren Klemmen der Anzeigegeräte 8 und 9 miteinander verbindende Leiter 25 ist in gleicher Weise über einen gemeinsamen Widerstand vom Wert R durch die Leitung 26 mit der linken Ausgangsklemme P₇ der vierten Schaltstufe SS_A verbunden.

Um die Beschreibung der Wirkungsweise des vor den anderen hervorgehobenen Stromkreises der Erfindung zu erleichtern, sind unter der Voraussetzung, daß die »Flip-Flop«-Kreise aus Röhren aufgebaut sind, mit einer »Aus«-Spannung der Röhrenanode von 40 V unter E_bb und einer »Ein«-Spannung der Röhrenanode von 160 V unter E_bb Anwendung finden, typische Spannungswerte an geeigneten Stellen im Schaltbild angegeben; so werden z. B. die oberen Klemmen der Widerständet, die zwischen den Leitern 13-13' bzw. 15-15' liegen, mit einer auf ihnen aufrechterhaltenen Spannung von »140 V« bzw. »80 V« wiedergegeben. Diese Spannungen sind der Einfachheit halber auf die »Ein«-Anodenspannung der Schaltstufen bezogen worden, wobei diese Spannung willkürlich zu Erd- oder Nullspannungspotential (»0V«) festgesetzt wurde. Der obengenannte beispielsweise angegebene Wert des Widerstandes R von 200 Kiloohm ist bei Neonröhren-Anzeigegeräten für Ströme in der Größe von 0,2 Milliampere geeignet. Die Schattierung der Anzeigegeräte 0, 2, 4, 6 und 8

ia den Fig. 1 bis 5 stellt die Auslösung derartiger Anzeigevorrichtungen dar, wobei eine ähnliche Auslösung der Anzeigegeräte 1, 3, 5, 7 und 9 bei vertauschten Spannungen an den Klemmen P₁ und P₂ stattfindet.

Der Blockierungskreis nach der Erfindung ist in Zwischenschaltung zwischen den Anzeigegeräten 6 und 7 wiedergegeben. Er besteht aus einer schwellenspannungsbetätigten, in beiden Richtungen Strom hindurchlassenden Neon- oder ähnlichen Zweielektroden-Gasentladungsröhre N. Die obere Elektrode E₁ der Neonröhre N (Fig. 1) ist an die Leitung 23 angeschlossen, und die untere Elektrode E₂ steht vorzugsweise über einen Widerstand vom Wert .R/3 und durch eine Leitung 28 mit dem Mittelpunkt P₈' zwischen den Ausgangsstromkreiswiderständen R_Ll2 des rechten Relais der vierten Schaltstufe SS₄ in Verbindung. Wie aus den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung hervorgeht, ist die Blockiervorrichtung N für die Betriebszustände, in denen die mit 0, 2, 4 und 6 bezifferten Impulse in Betracht kommen, unwirksam, und man kann in ähnlicher Weise zeigen, daß sie ebenso bei den Impulsen Nr. 1, 3, 5 und 7 unwirksam ist. Bei den Impulsnummer-Schaltzuständen 0 bis 7 wird daher die richtige Anzeigelampe in Reaktion auf die entsprechende Impulszahl oder -nummer ausgelöst werden, und alle anderen Anzeigelampen werden, wie an den in Fig. 1 bis 4 angegebenen Spannungswerten zu sehen, auf einem Potential von nicht über 40 V gehalten. Diese Spannung genügt nicht, die anderen Anzeigegeräte auszulösen, so daß die Auslösung eindeutig ist. Neonröhren zünden bei etwa 90 V und ihre Brennspannung beträgt etwa 60 V, so daß durch den Nicht-mehr-als-40-V-Zustand zuverlässig jede Falschbetätigung vermieden wird.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung liegen die Dinge anders. Die herabgesetzte Spannung an der Ausgangsklemme P₇ dient dazu, die Anzeigelampe 8 richtig, wie angezeigt, auszulösen. Wenn jedoch der Blockierungsstromkreis N-R/3 nicht vorhanden ist, wird der Spannungswert auf der gemeinsamen Verbindungsleitung 23 der Anzeigegeräte 6 und 7 auch fallen und eine falsche Auslösung des Anzeigegeräts 6 zur Folge haben. Auf ähnliche Art wird das Anzeigegerät? falsch auslösen, wenn Anzeigegerät 9 ausgelöst wird. Durch den Blockierungsstromkreis nach der Erfindung wird eine solche falsche Betätigung vermieden. Der Spannungsabfall auf der Verbindungsleitung 23 der Kolben 6-7, kombiniert mit dem Spannungsanstieg der Ausgangsklemme P₈, wird eine Auslösung der Blockierungsvorrichtung N zur Folge haben. Der durch N gehende Strom ist so bemessen, daß er stark genug ist (z. B. gleich ³/₂ des normalen Röhrenstroms für die entsprechenden, in diesem Fall angewandten Widerstandswerte), die Spannung auf der Verbindungsleitung 23 der Anzeigegeräte 6-7 hoch genug (60 V) zu halten, daß das Anzeigegerät 6 infolge der ungenügenden daran liegenden Spannung (40 V) nicht auslösen kann. Die Blockierungsvorrichtung N arbeitet auch im Stadium 9 auf ähnliche Art bei der Verhinderung einer falschen Auslösung des Anzeigegeräts 7.

Durch die Erfindung wird daher durch einen Blockierungsstromkreis aus zuverlässig wirkenden und billigen schwellenspanmmgsbetätigten, nichtlinearen Neon- oder ähnlichen Vorrichtungen eine falsche Auslösung der Anzeigegeräte vermieden und alle vorher erwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen überwunden.

Die Erweiterung des hier beschriebenen Neonröhren-Blockierungssystems kann zu weiteren Verbesserungen bei Dekadenzählanzeigevorrichtungen führen. Wenn insbesondere eine genügende Zahl von Blockierungs-Neonröhren verwendet wird, kann man die Erfordernisse an die Größe der Schwingspannung der Flip-Flops von den für einen Blockierungsstromkreis erforderlichen 120 V oder den bei nicht vorhandenem Blockierungsstromkreis erforderlichen 180 V auf 60 V herabsetzen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronisches Zähl- und Anzeigegerät mit einer Anzahl von Schaltkreisen zum Zählen aufeinanderfolgender Impulse, einem Anzeigegerät zur Veranschaulichung des Zählergebnisses der Schaltkreise und einem die Schaltkreise und das Anzeigegerät verbindenden Koppelkreise, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelkreis (N) aus einer von einer Schwellenspannung betätigbaren, nichtlinearen Vorrichtung, vorzugsweise einer Zweielektroden-Neonröhre, besteht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Vorrichtung mit einer Anzeigevorrichtung (6, 7) in einen Stromkreis zusammengeschaltet ist, so daß sie die Mitbetätigung dieser Anzeigevorrichtung durch die Zählwirkung der Schaltkreise (SS₁, SS₂, SS₃, SS₄) zusammen mit einer anderen Anzeigevorrichtung (8, 9), die allein betätigt werden soll, verhindert, indem sie die an die Anzeigevorrichtung gelegte Spannung unter dem für ihre Betätigung erforderlichen Schwellenwert hält.

3. Zähl- und Anzeigegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch vier in Reihe geschaltete Schaltkreise (SS₁, SS₂, SS₃, SS^ zum Zählen aufeinanderfolgender Impulsdekaden in der Reihenfolge:

0000
1000
0100
1100
0010
1010
0110
1110
Olli
1111

ein aus einer Dekade von Anzeigevorrichtungen (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) zum Registrieren aufeinanderfolgender Zählfolgen der Schaltkreise (SS) von Null bis Neun bestehendes Anzeigegerät, wobei die sechste und siebte Vorrichtung der Dekade von Anzeigevorrichtungen normalerweise auf die gewollte, durch die Zählwirkung der Schaltkreise bewirkte Betätigung der achten und neunten Anzeigevorrichtung hin in unerwünschter Weise ausgelöst wird, und eine schwellenspannungsbetätigte Neonröhre (N), die mit der sechsten und siebten Anzeigevorrichtung in einen Stromkreis geschaltet ist, um zu verhindern, daß auf die gewollte Betätigung der achten bzw. neunten Anzeigevorrichtung hin diese Vorrichtungen gleichfalls ausgelöst werden.

4. Zähl- und Anzeigegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sechste und siebte Anzeigevorrichtung an eine gemeinsame

Klemme (23) angeschlossen und. von dieser aus über Widerstände (R_L) mit dem zweiten bzw. dritten der vier Schaltkreise (SS) verbunden sind, wobei die nichtlineare Vorrichtung (Λ/) zwischen der gemeinsamen Klemme (23) und über einen Widerstand (R/3) von geringerer Größe mit dem vierten Schaltkreis (SS^ verbunden ist und die achte und neunte Anzeigevorrichtung über einen Widerstand (R/2), der größer ist als der Wider-

stand (R/3), aber kleiner als der Widerstand (R_L), an den vierten Schaltkreis (SS₄) angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Buch von C. W. Tompkins, J. H. Wakelin und

W. W. Stifler, »High-Speed Computing Devices«, Mc.GrawHillBookComp.Inc.jNewYork—Toronto— London, 1950, S. 198 bis 200, 12 bis 29, 32 bis 54.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen