DE1178463B

DE1178463B - Bauelement zur Durchfuehrung logischer Operationen

Info

Publication number: DE1178463B
Application number: DEC28886A
Authority: DE
Inventors: Wyman Lowell Deeg
Original assignee: IXYS Integrated Circuits Division Inc
Current assignee: IXYS Integrated Circuits Division Inc
Priority date: 1962-01-12
Filing date: 1963-01-11
Publication date: 1964-09-24
Also published as: FR1347364A; US3256425A; GB1016732A; SE313595B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl,: 21 al - 36/18

Nummer: 1178 463

Aktenzeichen: C 28886 VIII a / 21 al

Anmeldetag: ll.Ianuar 1963

Auslegetag: 24. September 1964

Die Erfindung betrifft das Gebiet der logischen Schaltkreistechnik; sie bezieht sich auf ein logisches Bauelement, bei dem magnetischer Fluß dazu benutzt wird, logische Operationen durchzuführen. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Durchführung solcher Operationen mit Hilfe des Magnetismus.

Systeme der industriellen Steuerung, Nachrichtenübermittlung und Datenverarbeitung vollführen eine Reihe verschiedener Operationen auf Grund von Steuerungs- und Meßdaten oder -Signalen. Während der Entwicklung dieser Systeme zu den heute gebräuchlichen komplizierten Anordnungen wurden die Schaltungen zur Durchführung der verschiedenen Operationen, z. B. zur Umwandlung und Speicherung von Daten und zur Durchführung von Rechenoperationen, auf eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Teilschaltungen reduziert, die die Durchführung der verschiedenen logischen Operationen ermöglichen. Durch entsprechende Zusammenstellung dieser Teilschaltungen ist es möglich, die komplizierten Gesamtschaltungen in einfacher und schneller Weise zu entwerfen und aufzubauen. Einige dieser Teilschaltungen, die zur Zeit allgemein verwendet werden, sind z. B. UND-Schaltungen, ODER-Schaltungen, Bitspeichereinheiten und binäre Addierer.

Bei den ersten Datenverarbeitungssystemen wurden die erforderlichen logischen Operationen meist mit Hilfe elektromagnetischer Relais durchgeführt, deren Betätigung oder Nichtbetätigung dazu benutzt wurde, die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Datenbits zu kennzeichnen, wobei die verschiedenen von den Relais betätigten Kontakte so geschaltet wurden, daß beispielsweise eine logische UND- oder eine ODER-Operation durchgeführt wurde. Beispielsweise ergeben zwei in Reihe geschaltete Kontakte zweier Relais eine UND-Schaltung, während man bei Parallelschaltung dieser Kontakte eine ODER-Schaltung erhält. Die Verwendung der gebräuchlichen Telephonrelais ist jedoch in vielen Fällen wegen ihrer geringen Arbeitsgeschwindigkeit nachteilig; weitere Nachteile sind die umständliche Verdrahtung der für die Durchführung der logischen Operationen erforderlichen Kontakte und die Notwendigkeit der Verwendung einer recht großen Anzahl von Relais für die Durchführung selbst einfacher logischer Operationen.

Der Nachteil der geringen Arbeitsgeschwindigkeit der Relais führte zur weitgehenden Anwendung gesteuerter elektronischer Schalter, beispielsweise von Vakuumröhren oder Halbleiterelementen, in logischen Schaltungen. Diese Teile haben eine verhält-Bauelement zur Durchführung logischer
Operationen

Anmelder:

C. P. Clare & Company, Chicago, JIl. (V. St. A.)
Vertreter:

ίο Dipl.-Ing. G. W. Schmidt, Patentanwalt,
München 5, Buttermelcherstr. 19

Als Erfinder benannt:
Wyman Lowell Deeg, Glenview, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Januar 1962 (165 880)

nismäßig hohe Schaltgeschwindigkeit und bieten darüber hinaus Vorteile ihrer geringen Größe und ihres geringen Energiebedarfs. Jeder gesteuerte Halbleiter ist jedoch nur das Äquivalent eines einzigen Relaiskontaktes; bei der Kompliziertheit der heute gebräuchlichen Systeme ist daher eine außerordentlich große Anzahl derartiger Teile erforderlich. Hierdurch werden die Kosten der Systeme erhöht, nicht nur wegen der hohen Kosten für die Vielzahl der verwendeten Teile, sondern auch wegen der zusätzlichen Kosten für die Arbeitsstunden, die für den Zusammenbau des Systems und die verschiedenen

Kontrollen erforderlich sind.

Man hat die .Kosten, komplizierter Systeme, die sich logischer Schaltkreise bedienen, dadurch senken können, daß man eine Zusammenstellung oft (gebrauchter Teile, wie Dioden, Transistoren, Widerstände usw., in Form einer Aufbaueinheit oder eines Bauelementes schuf. Diese Einheiten sind derart ausgebildet, daß die verschiedenen logischen Schaltkreise durch bloße Änderung der äußeren Verbindungen der Teile des Bauelementes erhalten werden können. Die Bauelemente können daher in großen Mengen hergestellt und in einfacher Weise in Schaltkreise verwandelt werden, die imstande sind, die verschiedensten logischen Operationen durchzuführen. . . · .

Aber auch bei Verwendung derartiger logischer Bauelemente bleiben die Kosten für die vielen erforderlichen Halbleiterelemente noch sehr hoch;

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andererseits gibt es viele Anwendungsgebiete, bei nuierlich mit Strom gespeisten Vormagnetisierungsdenen die erforderliche Schaltgeschwindigkeit ge- wicklungen und den intermittierend mit Strom geringer ist als die von Halbleiterelementen, jedoch speisten Eingangswicklungen kann durch Kombigrößer als die normaler Relais. Wenn es gelingt, nation der verschiedenen Vormagnetisierungs- und diese Lücke auszufüllen und ein logisches Bau- 5 Eingangsmagnetflüsse der verschiedenen Schutzelement mit mittlerer Schaltgeschwindigkeit zu ankerkontakte logische Operationen durchführen, schaffen, welches billig herzustellen ist und den be- Auf diese Weise wird ein logisches Bauelement mit kannten Bauelementen in bezug auf zuverlässige mittlerer Schaltgeschwindigkeit geschaffen, welches Arbeitsweise, lange Lebensdauer und geringen Ener- eine hohe Lebensdauer hat, sehr zuverlässig arbeitet gieverbrauch nicht nachsteht, bedeutet das einen io und unter Verwendung eines Minimums an Einzelwesentlichen technischen Fortschritt. teilen mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Lücke auszufüllen und ein auf magnetischem Prinzip an Hand der Zeichnung beschrieben,
beruhendes logisches Bauelement mit mittlerer F i g. 1 ist eine Aufsicht auf ein logisches Bau-Schaltgeschwindigkeit zu schaffen, welches billig 15 element nach der Erfindung;

herzustellen ist, mit einem Minimum von Teilen aus- F i g. 2 ist ein vergrößerter Schnitt nach 2-2 der

kommt und sich durch große Zuverlässigkeit der Fig. 1;

Wirkungsweise, lange Lebensdauer und geringen Fig. 3 ist ein Schnitt nach 3-3 der Fig. 2;

Energieverbrauch auszeichnet. Daneben wird ver- Fig. 4 ist ein Schnitt nach 4-4 der Fig. 3;

langt, daß es für eine Vielzahl logischer Operationen, 2° F i g. 5 ist ein Schaltbild eines Bauelements nach

beispielsweise binäre Addition, binäre Subtraktion, der Erfindung in Verwendung als binärer Addierer

Signalfolgeanzeige und Signalumwandlung verschie- oder als binärer Subtrahierer;

dener Art, geeignet ist. F i g. 6 ist ein Schaltbild eines Signalumsetzers, bei

Ein logisches Bauelement nach der Erfindung ent- dem vier logische Bauelemente Verwendung finden; hält eine Anzahl M von Schutzrohrankerkontakten 25 F i g. 7 ist ein Schaltbild eines der logischen Baumit dielektrischem Kolben, in welchem zwei elek- elemente des Signalumsetzers der Fig. 6;
trisch und magnetisch leitende Kontaktfedern ange- F i g. 8 ist ein Schaltbild eines Bauelements nach ordnet sind, die bei Anlegung eines Magnetflusses einer der Erfindung, welches als Signalfolgeanzeiger gebestimmten Mindestgröße miteinander in Eingriff korn- schaltet ist;

men, um einen Stromkreis zu schließen; ein Magnetfluß 3° Fig. 9 ist ein Schaltbild, welches eine erste Mögdieser Mindestgröße wird im folgenden als Fluß der lichkeit der Verbindung der gemeinsamen Eingangs-Größe 1 oder als eine Einheit bezeichnet. Alle wicklungen und der einzelnen Vormagnetisierungs-Schutzrohrankerkontakte eines Bauelementes sind wicklungen des logischen Bauelements zeigt;
von einer Anzahl N gemeinsamer Eingangswicklun- F i g. 10 ist ein Schaltbild einer zweiten Möglichgen umgeben; hierbei ist N eine Zahl, die gleich der 35 keit der Verbindung der gemeinsamen Eingangswick-Anzahl der logischen Eingangssignale des Bauele- lungen und der einzelnen Vormagnetisierungswickments und größer als 2 ist. Darüber hinaus sind min- lungen.

destens M—l der Schutzrohrkontakte von je einer Das in Fig. 1 bis 4 dargestellte logische Baueinzelnen Vormagnetisierungswicklung umgeben. Der element nach der Erfindung ist mit dem allgemeinen durch die Vormagnetisierungswicklung erzeugte Fluß 40 Bezugszeichen 11 bezeichnet. Es enthält eine Anwirkt nur auf den einzelnen Schutzrohrankerkontakt zahl M von Schutzrohrankerkontakten (Schaltröhein, den er umgibt. Im Gegensatz dazu wirkt der ren), die von einer Eingangsspule umgeben sind. Die durch die Eingangswicklungen erzeugte Fluß auf Eingangsspule hat eine Anzahl Abgetrennter Wickalle Schutzrohrankerkontakte des Bauelements ein. lungen; die Zahl N ist gleich der Anzahl der logischen

Dieses Bauelement kann eine große Zahl verschie- 45 Eingangssignale. Die Schutzrohrankerkontakte sind denen logischer Operationen durchführen; dies wird mit mindestens M—1 Vormagnetisierungswicklungen durch entsprechende Schaltung der magnetischen versehen, deren jede nur einen der Schutzrohranker-Kontakte, durch Steuerung der Stromspeisung der kontakte umgibt. In dem logischen Schaltelement Vormagnetisierungswicklungen und durch Steuerung wird der magnetische Fluß der Eingangswicklungen der Stromspeisung der gemeinsamen Eingangswick- 50 und der Vormagnetisierungswicklungen derart komlungen erreicht. Genauer gesagt, die magnetischen biniert, daß eine Reihe logischer Operationen durchKontakte werden je nach der Art der durchzuführen- geführt werden kann.

den logischen Operation zu einer Schaltung verbun- Das in F i g. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeiden; die Vormagnetisierungswicklungen werden kon- spiel des logischen Schaltelements 11 enthält drei tinuierlich derart mit Strom gespeist, daß die züge- 55 Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16; sie sind in hörigen Schutzrohrankerkontakte unter einem Vor- der axialen öffnung einer gemeinsamen Eingangsmagnetisierungsfluß der einen oder anderen Polarität spule 18 angeordnet, welche drei getrennte Wicklunstehen, dessen Größe ein Vielfaches der genannten gen enthält, die die drei verschiedenen Eingangs-Einheit ist. Zusätzlich dazu wird in manchen Fällen signale aufnehmen. Jeder der Schutzrohrankerkonnoch ein Fluß einer halben Einheit benutzt. Die 60 takte 12, 14 und 16 enthält zwei magnetisch und Eingangswicklungen, deren Anzahl gleich der Zahl elektrisch leitende Kontaktfeder^ die bei Anlegung der logischen Eingangssignale ist, werden durch die eines Magnetflusses der Größe 1 in Eingriff miteinlogischen Eingangssignale gespeist, die in ihnen einen ander gebracht werden und die unter dem Einfluß Fluß der einen oder anderen Polarität in der Größe eines Magnetflusses einer halben Einheit im Eingriff einer Einheit erzeugen. In gewissen Fällen werden 65 bleiben. Jeder der Schutzrohrankerkontakte 12, 14 eine oder mehrere der Vormagnetisierungswicklungen und 16 ist von einer nur ihm zugeordneten Vorauch mit einer oder mehreren Eingangswicklungen magnetisierungswicklung 20, 22 bzw. 24 umgeben, verbunden. Das logische Bauelement mit den konti- deren Magnetfluß nur auf den ihm zugeordneten

Schutzrohrankerkontakt einwirkt. Jede der drei Eingangswicklungen der Spule 18 erzeugt, wenn sie unter Strom gesetzt wird, einen Magnetfluß der Größe 1 einer bestimmten Polarität, der auf alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 einwirkt. Jede der Vormagnetisierungswicklungen 20, 22 und 24 erzeugt, wenn sie mit Strom gespeist wird, ein ganzes Vielfaches des Einheitsmagnetflusses; dieser Magnetfluß wirkt nur auf den zugeordneten Schutzrohrankerkontakt 12, 14 oder 16 ein. Bei gewissen Anwendungen erzeugen die Wicklungen 20, 22 und 24 zusätzlich zu dem ganzen Vielfachen einen Magnetfluß einer halben Einheit. Durch Kombination des durch die Eingangswicklungen und die Vormagnetisierungswicklungen in den Schutzrohrankerkontakten 12, 14 und 16 erzeugten Magnetflusses und durch entsprechende Schaltung der Kontakte ist das logische Bauelement 11 imstande, die verschiedensten logischen Operationen durchzuführen.

Die Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 können in an sich bekannter Weise trockene oder quecksilberbenetzte Kontakte enthalten. Jeder der Schutzrohrankerkontakte enthält einen rohrförmigen Kolben 26 aus Glas oder einem anderen dielektrischen Material, aus dessen Enden die Kontaktfedern 28 und 30 herausragen. Die inneren Enden der Kontaktfedern 28 und 30 sind überlappt angeordnet und normalerweise nicht im Eingriff miteinander (Fig. 2). Wenn ein Magnetfluß der Größe 1 einer beliebigen Polarität an einen der Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 angelegt wird, kommen die inneren Enden der Kontaktfedern 28 und 30 in Eingriff miteinander und schließen dadurch einen elektrischen Stromkreis. Jeder der Schutzrohrankerkontakte 12,14 und 16 hat darüber hinaus die Eigenschaft, daß die Kontaktfedern 28 und 30, sobald sie in Eingriff gebracht sind, in dieser Stellung verbleiben, wenn der magnetische Fluß auf die Größe einer halben Einheit sinkt.

Die Spule 18 ist auf einen Spulenkörper 32 gewickelt. Diese hat eine axiale öffnung 34, in welcher die Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 und die einzelnen Vormagnetisierungswicklungen 20, 22 und 24 angeordnet sind. Wie oben erwähnt, enthält die Spule 18 eine Anzahl N getrennter Eingangswicklungen, deren Zahl gleich der Anzahl der logischen Eingänge ist. Jede der drei getrennten Eingangswicklungen erzeugt einen Magnetfluß, der in gleicher Weise auf alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 einwirkt. Jede der drei Eingangswicklungen erzeugt einen Fluß der Größe 1 der einen oder der anderen Polarität.

Jede der Vormagnetisierungswicklungen 20, 22 und 24 ist auf den Kolben 26 des zugehörigen Schutzrohrankerkontaktes 12, 14 oder 16 gewickelt und erstreckt sich im wesentlichen über dessen gesamte Länge. Jede der Vormagnetisierungswicklungen 20, 22 und 24 wirkt nur auf den Schutzrohrankerkontakt ein, den sie umgibt. Jede der Vormagnetisierungswicklungen 20, 22 und 24 erzeugt einen Magnetfluß in der Größe eines ganzen Vielfachen des Einheitsflusses der einen oder anderen Polarität. Dieser Magnetfluß wird mit dem Magnetfluß der Eingangswicklungen kombiniert. In bestimmten Fällen erzeugen die Vormagnetisierungswicklungen zusätzlich zu dem genannten Fluß einen solchen einer halben Einheit.

Die Halterung und die Schaltung der Schutzrohrankerkontakte und der verschiedenen Wicklungen kann in irgendeiner an sich bekannten Art erfolgen. Beispielsweise können die Teile des logischen Bauelements 11 an einer Isolierplatte 36 befestigt sein, die eine Mehrzahl von Anschlußstiften 38 trägt. Die herausragenden Enden der Kontaktfedern 28 und 30 können, wie aus F i g. 4 ersichtlich, abgebogen und bei 28 α bzw. 30 α durch Löten mit den Stiften 38 verbunden sein. In ähnlicher Weise können die verschiedenen Wicklungen mit anderen Stiften 38 verbunden sein. Das logische Bauelement 11 kann daher als eine mit der Isolierplatte 36 verbundene Einheit hergestellt werden.

Um dieses Bauelement so zu schalten, daß es die gewünschte logische Operation durchführt, kann die Grundplatte 36 mit einer zweiten Isolierplatte 40 verbunden werden, die eine gedruckte Schaltung mit einer Mehrzahl von leitenden Streifen 42 trägt. Die Platte 40 kann mit Bohrungen versehen sein, die durch die leitenden Streifen 42 hindurchgehen und durch welche die Enden der Stifte 38 hindurchtreten. Es ist also lediglich erforderlich, die beiden Platten 36 und 40 aufeinanderzulegen, wobei die Enden der Stifte 38 durch die genannten Bohrungen hindurchtreten und durch Löten mit den leitenden Streifen 42 der gedruckten Schaltung verbunden werden. Die leitenden Streifen 42, die auf einer oder beiden Seiten der Platte 40 angeordnet sein können, enthalten verbreiterte Enden 42a (Fig. 1), die auf einem vorstehenden Stück 40 a der Platte 40 angeordnet sind und als Mehrfachstecker dienen, der in eine entsprechende Steckdose eingesetzt werden kann. Die Verbindungen zwischen den Schutzrohrankerkontakten 12, 14 und 16 und den Wicklungen 18, 20, 22 und 24, die je nach Art der durchzuführenden logischen Operation verschieden sind, können entweder dadurch erhalten werden, daß man verschiedene Platten 40 mit verschiedenen gedruckten Schaltungen verwendet, und/oder dadurch, daß die äußeren Stromkreise, die über die Mehrfachsteckdose mit dem Mehrfachstecker 40 a verbunden sind, eine entsprechende Schaltung aufweisen.

Als Beispiel für die verschiedenen logischen Funktionen, die mit Hilfe des Bauelements 11 durchgeführt werden können, zeigt Fig. 5 die Verwendung des logischen Bauelements 11 als binären Addierer und als binären Subtrahierer. Wenn das Bauelement 11 als binärer Addierer verwendet werden soll, werden drei Klemmen der Schutzrohrkontakte, beispielsweise die Klemmen 30, miteinander verbunden, und an eine der Klemmen 28, beispielsweise an die Klemme 28 des Schutzrohrankerkontaktes 14, wird ein Potential angelegt. Die Vormagnetisierungswicklung 24 des Schutzrohrankerkontaktes 16 wird kontinuierlich derart mit Strom gespeist, daß sie einen negativen Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten erzeugt, so daß die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 16 normalerweise im Eingriff miteinander stehen. Die Vormagnetisierungswicklung 20 des Schutzrohres 12 wird kontinuierlich derart mit Strom gespeist, daß ein negativer Magnetfluß einer Einheit erzeugt wird; dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Kontakt 44 b des Schalters 44 geschlossen wird. Dieser negative Magnetfluß der Größe 1 schließt die Kontakte 28 und 30 des Schutzrohres 12. Die Klemmen 28 der Schutzrohre 12 und 16 führen jedoch keinen Strom, da die Kontakte 28 und 30 des Schutzrohres 14 geöffnet sind. Die Klemme 28 des Schutzrohres 16 ist diejenige

Klemme, die ein Ausgangssignal für ein Datenbit abgibt, während die Klemme 28 des Schutzrohres 12 das Übertragungssignal im Ausgang abgibt. Die Klemmen 28 der Schutzrohre 12 und 16 sind daher die beiden Ausgänge des binären Addierers.

Ein binärer Addierer hat drei Eingänge, nämlich einen Augenden, einen Addenden und ein Übertragsignal im Eingang. Diese drei Eingänge sind die drei getrennten Wicklungen 18 A, 18 B und 18 C der Spule 18. Wenn die Wicklung 18 Λ ein Eingangssignal erhält, erzeugt sie einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit. Dieses Eingangssignal wird beispielsweise dadurch erzielt, daß der Kontakt 50 b des Schalters 50 geschlossen wird. Wenn die Wicklung 18 B ein Eingangssignal erhält, erzeugt sie ebenfalls einen positiven Magnetfluß einer Einheit, der den Addenden darstellt; dieses Signal kann durch Schließen des Schalters 48 erzeugt werden. Wenn die Wicklung 18 C ein Eingangssignal erhält, erzeugt auch sie einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit, der ein Übertragsignal im Eingang darstellt; dies kann durch Schließen des Schalters 46 erreicht werden. Durch verschiedene Kombinationen der drei positiven Magnetflüsse von der Größe einer Einheit, die das Übertragsignal, den Addenden und den Augenden darstellen, mit dem negativen Magnetfluß der Größe 1, der an den Schutzrohrankerkontakt 12 angelegt wird, und dem negativen Magnetfluß der Größe 2, der an den Schutzrohrankerkontakt 16 angelegt wird, wird das logische Bauelement 11 instand gesetzt, als binärer Addierer zu arbeiten.

Die Arbeitsweise dieses binären Addierers ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Die ersten drei Zeilen stellen die drei Eingangssignale dar, die letzten beiden Zeilen sind die beiden Ausgangssignale. Ein »X« in den ersten drei Zeilen bedeutet die Anwesenheit eines Eingangssignals in den Wicklungen 18,4, 185 bzw. 18 C. Eine »0« zeigt an, daß die betreffende Wicklung stromlos ist. In den letzten beiden Zeilen deutet eine »1« die Anwesenheit eines Ausgangssignals an, während eine »0« die Abwesenheit eines Ausgangssignals bezeichnet.

Wicklung 18Λ (Augend) .... OXOOXXOX Wicklung 18B (Addend) .... OOXOXOXX Wicklung 18C (Übertragung) 000X0XXX

Summenbit (Schutzrohr 16) .. 01110 0 0 1
Übertragungsbit

(Schutzrohr 12) 0 0 0 0 1111

Erscheint im Addendeneingang des logischen Bauelements 11 ein Eingangssignal, was beispielsweise durch Schließen des Schalters 48 erreicht werden kann, so erhält die Wicklung 18 B Strom. Sie erzeugt einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit, der auf alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 einwirkt. Der Schutzrohrankerkontakt 14 hat keine Vormagnetisierung; der durch das Eingangssignal erzeugte Fluß schließt daher die Kontakte 28 und 30 des Schutzrohres 14, so daß das an der Klemme 28 des Schutzrohres 14 liegende Potential auf die Klemmen 30 der Schutzrohre 12 und 16 weitergeleitet wird. Beim Schutzrohr 12 hebt sich der durch die Wicklung 185 erzeugte Fluß in der Größe einer Einheit mit dem durch die Wicklung 20 erzeugten negativen Fluß von der Größe einer Einheit auf, so daß die Kontakte 28 und 30 des Schutzrohres 12 geöffnet werden. Der Kontakt 28 des Schutzrohres 12 erhält daher kein Ausgangssignal, welches eine Übertragung aus der nächstniederen Stelle bedeuten würde. Beim Schutzrohr 16 überlagert der positive Magnetfluß in der Größe einer Einheit den durch die Vormagnetisierungswicklung 24 erzeugten Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten, so daß ein resultierender negativer Magnetfluß in der Größe ίο einer Einheit entsteht. Die Kontaktfedern des Schutzrohres 16 bleiben daher im Eingriff miteinander, so daß an der Ausgangsklemme 28 des Schutzrohres 16 ein Ausgangssignal auftritt, welches ein Summenbit darstellt. Durch Öffnen des Schalters 48 wird das logische Bauelement 11 wieder in seinen Ausgangszustand zurückgeführt. Wenn entweder im Augendeneingang oder im Übertragungseingang ein Eingangssignal erscheint, was durch Schließen der Kontakte 50 b oder 46 angedeutet werden kann, wird eine der Wicklungen 18 Λ und 18 C unter Strom gesetzt, so daß in ähnlicher Weise ein positiver Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt wird, der auf alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 einwirkt. Dies bewirkt in der beschriebenen Weise, daß an der Klemme 28 des Schutzrohres 16 ein Ausgangssignal erscheint, welches ein Summenbit darstellt.

Ein vollständiger binärer Addierer muß im Ausgang ein Übertragungsbit, jedoch kein Summenbit liefern, wenn er zwei Eingangssignale erhält, die an zwei beliebigen von den drei Eingängen auftreten. Es sei angenommen, daß im Augendeneingang ein Eingangssignal erscheint. Der geschlossene Kontakt 50 b setzt die Wicklung 18/1 unter Strom, so daß an alle drei Schutzrohrankerkontakte ein positiver Magnetfluß einer Einheit angelegt wird. Wenn im Addendeneingang ein Eingangssignal erscheint, setzt der geschlossene Schalter 48 die Wicklung 18 B unter Strom, wodurch ein zweiter positiver Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt wird, der auf alle drei Schutzrohrankerkontakte einwirkt. Auf alle Schutzrohrankerkontakte wirkt daher jetzt ein kombinierter positiver Magnetfluß in der Größe von zwei Einheiten ein.

Dieser positive Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten hebt den durch die Wicklung 24 erzeugten negativen Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten beim Schutzrohr 16 auf, so daß dessen Kontakte 28 und 30 öffnen. Hierdurch wird verhindert, daß an der Klemme 28 des Schutzrohres 16 ein Ausgangssignal erscheint, welches ein Summenbit darstellen würde. Beim Schutzrohr 12 überlagert der positive Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten den durch die Wicklung 20 erzeugten negativen Magnetfluß in der Größe einer Einheit, so daß ein positiver Magnetfluß in der Größe einer Einheit verbleibt und die Kontaktfedern des Schutzrohres 12 im Eingriff bleiben. Beim Schutzrohr 14 bringt der positive Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten die Kontaktfedern 28 und 30 in Eingriff, so daß das Potential des Kontaktes 28 des Schutzrohres 14 auf die Klemme 28 des Schutzrohres 12 übertragen wird, so daß an ihr ein Ausgangssignal erscheint, welches ein Übertragungsbit darstellt. In ähnlicher Weise erscheint beim Kontakt 28 des Schutzrohres 12 ein Ausgangssignal, wenn an zwei beliebigen von den drei Eingängen ein Eingangssignal erscheint. Das logische Bauelement 11 arbeitet daher als ein vollständiger binärer Addierer.

Wenn das in Fig. 5 dargestellte logische Bauelement 11 als binärer Subtrahierer verwendet werden soll, erhält das Schutzrohr 16 durch die Wicklung 24 ebenfalls eine kontinuierliche negative Vormagnetisierung in der Größe zweier Einheiten, so daß seine Kontaktfedern 28 und 30 sich berühren. Die Klemme 28 dieses Schutzrohres liefert ein Ausgangssignal, welches ein Differenzbit darstellt. Der Schalter 44 wird derart betätigt, daß der Kontakt 44 b öffnet und der Kontakt 44 α schließt, so daß die Vormagnetisierungswicklung 20 einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt, der normalerweise die magnetischen Kontakte 28 und 30 des Schutzrohres 12 im Eingriff miteinander hält. Die Klemme 28 des Schutzrohres 12 ergibt ein Ausgangssignal, welches ein Übertragungsbit (Borgbit) im Ausgang darstellt. Das Schutzrohr 14 erhält keine Vormagnetisierung.

Bei der binären Subtraktion sind drei Eingangssignale erforderlich, die den Minuenden, den Subtrahenden und die Übertragung (das Borgen) im Eingang darstellen. Um das Eingangssignal für den Minuenden darzustellen, wird der Schalter 50 derart betätigt, daß der Kontakt 50 α schließt. Hierdurch erhält die Wicklung 18 Λ Strom, die einen negativen Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt, der auf alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 einwirkt. Um das Eingangssignal für den Subtrahenden darzustellen, kann der Schalter 48 geschlossen werden, wodurch die Wicklung 18 B Strom erhält, die einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt. Um das Übertragungssignal im Eingang darzustellen, kann der Schalter 46 geschlossen werden, so daß die Wicklung 18 C Strom erhält, die einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt.

Die nachstehende Tabelle erläutert die Arbeitsweise des logischen Bauelements 11 in der Verwendung als binärer Subtrahierer. Die ersten drei Zeilen stellen die Eingangssignale dar, die letzten beiden Zeilen die Ausgangssignale. Ein »X« bei den Eingangssignale zeigt an, daß die zugehörige Wicklung 18 A, ISB bzw. 18 C Strom erhält, während eine »0« anzeigt, daß die Wicklung stromlos ist. Bei den Ausgangssignalen zeigt die Zahl »1« die Anwesenheit und die Zahl »0« die Abwesenheit eines Ausgangssignals an.

Wicklung 18A (Minuend) .. OXOOXXOX

Wicklung 18 B (Subtrahend).. 00X0X0XX

Wicklung 18C (Übertragung) 000X0XXX

Differenzbit (Schutzrohr 16) .. 01110001
Übertragungsbit

(Schutzrohr 12) 0 0110 0 11

Als Beispiel der Arbeitsweise des logischen Bauelements 11 als binärer Subtrahierer sei die zweite Spalte der vorstehenden Tabelle betrachtet. Es handelt sich um die Rechenoperation 1 — 0=1. Dei Minuend hat ein Eingangssignal, und in der Differenz erscheint ein Ausgangssignal. Der Minuend wird durch Schließen des Kontaktes 50 a dargestellt, wodurch die Wicklung 18 A Strom erhält, so daß ein negativer Magnetfluß in der Oröße einer Einheit auf alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 einwirkt. Beim Schutzrohr 12 überlagert dieser negative Magnetfluß in der Größe einer Einheit, der durch die Wicklung 18^4 erzeugt wird, den positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit, der durch die Vormagnetisierungswicklung 20 erzeugt wird. Die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12 kommen daher außer Eingriff. Bei dem Schutzrohr 16 überlagert der negative Magnetfluß in der Größe einer Einheit, der durch die Eingangswicklung 18^4 erzeugt wird, den negativen Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten, der durch die Wicklung 24 erzeugt wird, so daß ein resultierender negativer Magnetfluß in der Größe dreier Einheiten erzeugt wird.

ίο Die Kontaktfedern des Schutzrohres 16 bleiben daher im Eingriff miteinander. Der durch die Wicklung 18 Λ erzeugte negative Magnetfluß in der Größe einer Einheit wirkt auf das nicht vormagnetisierte Schutzrohr 14 ein, dessen Kontaktfedem in Eingriff miteinander kommen, so daß die Klemme 28 des Schutzrohres 16 ein Ausgangssignal führt, welches ein Differenzbit darstellt.

Als weiteres Beispiel sei die vierte Spalte dei Tabelle betrachtet. Im Eingang erscheint lediglich

ao ein Übertragsignal, im Ausgang erscheinen ein Differenzbit und ein Übertragungsbit. Das Übertragsignal im Eingang wird durch Schließen des Schalters 46 dargestellt, so daß die Wicklung 18 C Strom erhält und einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt, der auf alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 einwirkt. Dieser positive Magnetfluß in der Größe einer Einheit überlagert den positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit, der durch die Wicklung 20 erzeugt wird, so daß die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12 im Eingriff miteinander bleiben. Bei dem Schutzrohr 16 überlagert der durch die Wicklung 18 C erzeugte positive Magnetfluß in der Größe einer Einheit den durch die Wicklung 24 erzeugten negativen Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten, so daß ein resultierender negativer Magnetfluß in der Größe einer Einheit entsteht, der die Kontaktfedem 28 und 30 des Schutzrohres 16 im Eingriff miteinander hält. Die Kontakte der Schutzrohre 12 und 16 bleiben daher geschlossen, Der durch die Wicklung 18 C erzeugte positive Magnetfluß in der Größe einer Einheit bringt die Kontaktfedem 28 und 30 des nicht vormagnetisierten Schutzrohres 14 in Eingriff miteinander, so daß die Klemmen 28 der Schutzrohre 12 und 16 ein Ausgangssignal führen, welches ein Übertragungsbit und ein Differenzbit darstellt.

Die weiteren Arbeitsweisen des logischen Bauelements 11 in der Funktion als binärer Subtrahierer bei verschiedenen Eingangssignalen gehen aus der Tabelle hervor.

Fig. 6 und 7 erläutern die Arbeitsweise des logischen Bauelements 11 in der Funktion als Signalumsetzer, der nur dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn lediglich einer von neun Eingängen ein Eingangssignal erhält. Es werden drei logische Bauelemente 11 mit je drei Eingangsklemmen 52 verwendet, an die eines von neun Eingangssignalen angelegt werden kann. Die Ausgänge der drei Eingangs-Bauelemente 11 sind die Eingänge eines vierten Bauelements 11. Dieses hat eine Ausgangsklemme 54, die nur dann ein Ausgangssignal erhält, wenn einer der neun Eingänge 52 ein Eingangssignal erhält.

F i g. 7 zeigt ein Schaltbild eines der vier logischen Bauelemente 11 der Fi g. 6. Die Vormagnetisierungswicklung 20 des Schutzrohres 12 wird kontinuierlich derart mit Strom gespeist, daß ein negativer Magnetfluß in der Größe dreier Einheiten erzeugt wird, so daß die Kontaktfedem 28 und 30 des Schutzrohres

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12 normalerweise im Eingriff miteinander verbleiben. Das Schutzrohr 14 erhält keine Vormagnetisierung. Die Vormagnetisierungswicklung 24 des Schutzrohres 16 wird kontinuierlich derart mit Strom gespeist, daß ein negativer Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten erzeugt wird, so daß die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 16 normalerweise im Eingriff miteinander bleiben. An die Klemme 28 des Schutzrohres 12 wird ein Potential angelegt; die Kontakte der Schutzrohre 12, 14 und 16 werden in Reihe geschaltet, so daß das Ausgangssignal an der Klemme 30 des Schutzrohres 16 erscheint. Wenn lediglich eine der drei Eingangswicklungen 18 A 18 B und 18 C ein Eingangssignal erhält, erscheint an der Klemme 30 des Schutzrohres 16 das Ausgangssignal.

Im einzelnen ist hierbei die Anordnung folgendermaßen: Wenn einer der drei Schalter 56, 58 und 60 geschlossen wird, erhält die zugehörige Eingangswicklung 18,4, 18 B bzw. 18 C Strom und erzeugt einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit, der auf alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16 einwirkt. Wenn ein solches Eingangssignal in einer der drei Wicklungen 18 A, 18 B und 18 C erzeugt wird, kommen die Kontaktfedern 28 und 30 des nicht vormagnetisierten Schutzrohres 14 in Eingriff miteinander und schließen einen Stromkreis durch alle drei Schutzrohrankerkontakte 12, 14 und 16. Ein positiver Magnetfluß in der Größe einer Einheit ist nicht imstande, den auf den Schutzrohrankerkontakt 16 einwirkenden negativen Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten oder den auf den Schutzrohrankerkontakt 12 einwirkenden negativen Magnetfluß in der Größe dreier Einheiten unwirksam zu machen. Werden jedoch zwei oder drei der Schalter 56, 58 und 60 gleichzeitig geschlossen, so daß ein positiver Magnetfluß in der Größe zweier oder dreier Einheiten erzeugt wird, so kommen die Kontaktfedern 28 und 30 eines der Schutzrohre 12 oder 16 außer Eingriff, so daß an der Klemme 30 des Schutzrohres 16 kein Ausgangssignal erscheint.

Jedes der drei Eingangs-Bauelemente 11 der F i g. 6 erzeugt daher ein Ausgangssignal nur dann, wenn lediglich einer seiner drei Eingänge 52 ein Eingangssignal erhält. Die drei Ausgänge der drei Eingangs-Bauelemente 11 sind mit den drei Eingängen des vierten oder Ausgangs-Bauelements 11 verbunden. Das Ausgangs-Bauelement 11 weist ebenfalls die Schaltung der F i g. 7 auf. Seine Ausgangsklemme 54 liefert daher ein Ausgangssignal nur dann, wenn einer seiner drei Eingänge Strom erhält. An der Ausgangsklemme 54 erscheint daher ein Ausgangssignal nur dann, wenn lediglich einer der neun Eingänge 52 ein Eingangssignal erhält.

Fig. 8 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit des logischen Bauelements 11 als Signalfolgeanzeiger, der eine Anzeige liefert, aus welcher ersichtlich ist, in welcher Reihenfolge eine Mehrzahl von Eingangssignalen auftritt. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel liefern die Schutzrohrankerkontakte 12 und 14 eine Anzeige der Reihenfolge, in welcher zwei von drei möglichen Eingangssignalen auftreten. Der Schutzrohrankerkontakt 16 zeigt, wie ein einzelner Schutzrohrankerkontakt benutzt werden kann, um eine Signalfolge anzuzeigen.

Zunächst sollen nur die Schutzrohrankerkontakte 12 und 14 betrachtet werden. Die Vormagnetisierungswicklung 20 des Schutzrohrankerkontaktes 12 wird kontinuierlich derart mit Strom gespeist, daß sie einen positiven Magnetfluß in der Größe einer halben Einheit erzeugt; die Vormagnetisierungswicklung 22 des Schutzrohrankerkontaktes 14 wird kontinuierlich derart mit Strom gespeist, daß sie einen negativen Magnetfluß in der Größe einer halben Einheit erzeugt. Die Kontaktfedern 30 der Schutzrohre 12 und 14 werden an ein Potential angelegt. Die Klemmen 28 dieser beiden Schutzrohre sind mit Anzeigelampen 62 bzw. 64 verbunden. Im Normalzustand stehen die

ίο Kontaktfedern 28 und 30 der Schutzrohre 12 und 14 nicht im Eingriff miteinander, so daß die Lampen 62 und 64 nicht aufleuchten. Die Eingangssignale können durch drei von Hand betätigte Schalter 66, 68 und 70 erzeugt werden. Wird der Schalter 66 geschlossen, so erhält die Eingangswicklung 18 A Strom derart, daß ein negativer Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt wird. Das Schließen eines der Schalter 68 oder 70, die die beiden anderen Eingangssignale darstellen, setzt die Wicklungen 18 B bzw. 18 C derart unter Strom, daß ein positiver Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt wird.

Es sei angenommen, daß Signale derart empfangen werden, daß zunächst der Schalter 66 und dann einer der Schalter 68 oder 70 geschlossen wird, so daß die Signalfolge aus zwei Signalen besteht, welche zwei oder drei Eingänge betreffen. Durch das Schließen des Schalters 66 wird ein negativer Magnetfluß in der Größe einer Einheit in den beiden Schutzrohrankerkontakten 12 und 14 erzeugt. Dieser negative Magnetfluß in der Größe einer Einheit überlagert sich beim Schutzrohrankerkontakt 12 mit dem positiven Magnetfluß in der Größe einer halben Einheit, so daß ein resultierender Magnetfluß in der Größe einer halben Einheit entsteht, der negativ gepolt ist.

Dies ist nicht ausreichend, um die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12 in Eingriff miteinander zu bringen. Die Lampe 62 leuchtet daher nicht auf. Beim Schutzrohrankerkontakt 14 kommt der negative Magnetfluß in der Größe einer Einheit, der durch die Wicklung 18 A erzeugt wird, zur negativen Vormagnetisierung in der Größe einer halben Einheit hinzu, so daß die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 14 in Eingriff miteinander kommen und die Lampe 64 aufleuchtet.

Wenn danach einer der Schalter 68 oder 70 geschlossen wird (wobei der Schalter 66 geschlossen bleibt), so daß durch eine der Wicklungen 18 B und 18 C ein positiver Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt wird, heben sich die Magnetflüsse der beiden Eingangssignale auf. Der verbleibende negative Magnetfluß in der Größe einer halben Einheit beim Schutzrohr 14 hält dessen Kontaktfedern 28 und 30 im Eingriff, so daß die Lampe 64 eingeschaltet bleibt. Der verbleibende positive Magnetfluß in der Größe einer halben Einheit beim Schutzrohr 12 ist nicht ausreichend, um dessen Kontaktfedern in Eingriff zu bringen. Das Brennen der Lampe 64 zeigt daher an, daß das negative Signal, das durch Schließen des Schalters 66 erzeugt wurde, vor dem

6a positiven Signal eintraf, das durch Schließen eines der Schalter 68 oder 70 erzeugt wurde. Die Schutzrohrankerkontakte 12 und 14 können durch geeignete Mittel, beispielsweise durch kurzzeitiges Abschalten der Vormagnetisierungswicklungen, in ihre Ruhestellung zurückgeführt werden.

Es soll nun der Fall betrachtet werden, daß zunächst durch Schließen eines der Schalter 68 oder 70 ein positives Signal und dann durch Schließen des

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Schalters 66 ein negatives Signal eintrifft. Wenn zu- Im einzelnen ergibt sich hierbei folgende Wirkungsnächst eine der Wicklungen 18 B und 18 C Strom weise: Wenn vor dem Schließen der Schalter 68 und erhält, kommen die Kontaktfedern des Schutzrohres 70 ein durch Schließen des Schalters 66 erzeugtes 12, in Eingriff miteinander, so daß die Lampe 62 negatives Eingangssignal auftritt, kann der Magnetaufleuchtet. Die Kontaktfedern des Schutzrohres 14 5 fluß des Schutzrohres 16 wegen der durch die Wickkommen nicht in Eingriff miteinander, da der resul- lung 24 erzeugten negativen Vormagnetisierung in tierende. Magnetfluß ein positiver Magnetfluß in der der Größe von anderthalb Einheiten nur zwischen Größe nur einer halben Einheit ist. Wenn danach der einem negativen Fluß in der Größe einer halben Ein-Schalter 66 geschlossen wird und einen negativen heit und einem negativen Fluß in der Größe von Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt, der io zweieinhalb Einheiten schwanken. Dies bedeutet, daß auf die Schutzrohrankerkontakte 12 und 14 einwirkt, zu allen Zeiten mindestens ein negativer Magnetfluß bleiben die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutz- in der Größe einer halben Einheit auf den Schutzrohres 12 im Eingriff miteinander, und die Kontakt- rohrankerkontakt 16 einwirkt und dessen Kontaktfedern des Schutzrohres 14 bleiben außer Eingriff, federn 28 und 30 ständig im Eingriff hält, so daß die da der resultierende Magnetfluß des Schutzrohres 14 15 Lampe 72 aufleuchtet. Wenn jedoch durch Schließen ein negativer Magnetfluß in der Größe einer halben der beiden Schalter 68 und 70 zunächtst die beiden Einheit ist. Wenn zuerst ein positives und danach ein positiven Eingangssignale eintreffen, die die Wicknegatives Eingangssignal auftritt, leuchtet daher die lungen 18 B und 18 C unter Strom setzen, steigt der Lampe 62 auf,.während die Lampe 64 dunkel bleibt. Magnetfluß des Schutzrohrankerkontaktes 16 von

Eine andere Anzeige liefert das logische Bau- so einem negativen Wert in der Größe von anderthalb element 11, wenn zwei positive Eingangssignale nach- Einheiten auf einen positiven Wert in der Größe einander eintreffen. Beim ersten positiven Signal einer halben Einheit. Da der resultierende Magnetkommen die normalerweise nicht im Eingriff befind- fluß durch Null hindurchgeht, kommen die Kontaktlichen Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12 federn 28 und 30 außer Eingriff, so daß die Lampe wegen der positiven Vormagnetisierung in der Größe 25 72 erlischt. Wenn danach das negative Eingangssignal einer halben Einheit in Eingriff miteinander, so daß eintrifft, welches einen negativen Magnetfluß in der die Lampe 62 aufleuchtet. Die Kontaktfedern 28 und Größe einer Einheit erzeugt, kann der resultierende 30 des Schutzrohres 14 kommen nicht in Eingriff Magnetfluß lediglich zwischen einer positiven halben miteinander, da der resultierende Magnetfluß beim Einheit und einer negativen halben Einheit schwan-Schutzrohr 14 nur ein positiver Fluß in der Größe 30 ken. Dies genügt nicht, um die Kontaktfedern 28 einer halben Einheit ist. Wenn danach jedoch das und 30 wieder in Eingriff miteinander zu bringen, zweite positive Eingangssignal eintrifft, verbleiben die Auf diese Weise kann der Schutzrohrankerkontakt Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12 im 16 eine solche Vormagnetisierung erhalten, daß ein Eingriff miteinander, so daß die Lampe 62 leuchtet, einziger Schutzrohrankerkontakt imstande ist, eine während der resultierende Magnetfluß beim Schutz- 35 Signalfolge anzuzeigen.

rohr 14 auf die Größe von anderthalb Einheiten an- Für gewisse Anwendungsarten ist es vorteilhaft,

steigt, so daß dessen Kontaktfedern 28 und 30 in die Steuerung der Vormagnetisierungswicklung eines

Eingriff miteinander kommen und die Lampe 64 auf- oder mehrerer der Schutzrohrankerkontakte 12, 14

leuchtet. Wenn zwei positive Eingangssignale nach- und 16 durch das Eingangssignal zu bewirken, statt

einander eintreffen, leuchten daher die beiden Lam- 40 eine getrennte kontinuierliche Vormagnetisierung an-

pen 62 und 64 auf. Die Schutzrohrankerkontakte 12 zulegen. Zwei Ausführungsbeispiele hierfür sind in

und 14 liefern daher verschiedene Anzeigen, je nach- F i g. 9 und 10 dargestellt.

dem, ob zunächst ein positives und dann ein negatives Bei der Ausführungsform nach F i g. 9 ist die Voroder zuerst ein negatives und dann ein positives oder magnetisierungswicklung 20 des Schutzrohrankerschließlich zunächst ein positives und dann ein 45 kontaktes 12 mit der Eingangswicklung 18 v4 verbunzweites positives Signal eintrifft. den, so daß beim Schließen des Schalters 74 sowohl

Der Schutzrohrankerkontakt 16 erhält eine Vor- die auf alle drei Schutzrohrankerkontakte einwirkende

magnetisierung derart, daß seine Anzeigelampe 72 Eingangswicklung 18/4 als auch die Vormagnetisie-

eine Anzeige der Reihenfolge liefert, in welcher die rungswicklung 20 des Schutzrohrankerkontaktes 12

Eingangssignale eintreffen. Die Vormagnetisierungs- 50 Strom erhält. Die Wicklung 20 kann dabei derart

wicklung 24 wird kontinuierlich derart mit Strom ge- geschaltet sein, daß die Magnetfelder der Wicklungen

speist, daß sie einen negativen Magnetfluß in der t&A und 20 entweder gleiche oder entgegengesetzte

Größe von anderthalb Einheiten erzeugt, der nur auf Polarität aufweisen. Wenn die Felder gleiche Größe

den Schutzrohrankerkontakt 16 einwirkt. Dieser aufweisen und entgegengesetzt gerichtet sind, wirkt

Magnetfluß hält die Kontaktfedern 28 und 30 des 55 auf die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12

Schutzrohres 16 normalerweise im Eingriff mitein- kein Magnetfeld ein, so daß sie außer Eingriff bleiben,

ander, so daß die Lampe 72 normalerweise auf- Das durch die Wicklung 18 Λ erzeugte Magnetfeld

leuchtet. kann jedoch dazu benutzt werden, die beiden ande-

Bei einer Signalfolge, bei welcher das durch ren Schutzrohrankerkontakte 14 und 16 des logischen Schließen des Schalters 66 erzeugte negative Signal 60 Bauelements 11 zu steuern. Der Schutzrohrankervor einem oder beiden durch Schließen der Schalter kontakt 12 kann beispielsweise durch Schließen des 68 und 70 erzeugten positiven Signalen eintrifft, Schalters 76 geschlossen werden, so daß die Wickbleibt die Lampe 72 bei Beendigung der drei Signale lung 18 B Strom erhält. Diese Wicklung erzeugt einen eingeschaltet. Wenn dagegen die ' beiden durch Magnetfluß einer Einheit, der die normalerweise geSchließen der Schalter 68 und 70 erzeugten positiven 65 öffneten Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres Signale vor dem durch Schließen des Schalters 66 12 in Eingriff miteinander bringt,
erzeugten negativen Signal eintreffen, leuchtet die Fig. 10 zeigt eine zweite Möglichkeit der Steue-Lampe 72 am Ende der drei Signale nicht auf. rung der Stromspeisung der Vormagnetisierungswick-

lung 20 des Schutzrohres 12. Hierbei sind drei Schalter 78, 80 und 82 vorgesehen, durch die die drei Wicklungen 18 A, ISB bzw. 18C unter Strom gesetzt werden können. Wird der Schalter 78 geschlossen, so erzeugt die Wicklung 18 A einen Magnetfluß einer Einheit, der die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12 miteinander in Eingriff bringt, so daß sie einen Stromkreis schließen. Wird einer der Schalter 80 oder 82 geschlossen, so erhält die Vormagnetisierungswicklung 20 über eine von zwei Dioden 84 und 86 gleichzeitig mit einer der Wicklungen 185 und 18C Strom derart, daß sie einen Magnetfluß einer Einheit erzeugt, der dem durch die Wicklungen 18 B und 18 C erzeugten Fluß entgegengesetzt ist. Die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12 kommen daher nicht in Eingriff miteinander; der durch die Eingangswicklungen 18B bzw. 18 C erzeugte Magnetfluß wird daher nur in einem der beiden anderen Schutzrohrankerkontakte 14 und 16 des Bauelements 11 wirksam. \

Die bisher beschriebenen Anordnungen zeigten einige der logischen Funktionen, die mit dem Bauelement 11 durchgeführt werden können. Um olie universelle Anwendungsmöglichkeit des logischen Bauelements 11 zur Durchführung logischer Funktionen weiter unter Beweis zu stellen, wird nachstehend eine Tabelle gegeben, aus der der offene oder geschlossene Zustand eines der Schutzrohrankerkontakte, nämlich des Schutzrohrankerkontaktes 12, unter verschiedenen Kombinationen von Vormagne¹-tisierungsflüssen und logischen Eingangssignalen hervorgeht.

Eingangssignale

Vormagnetisierung beim Schutzrohr 12
Gewicht, Nl j Λ/2 I N3 1+0,5 +1 -0,5. -1 j -1,5 j -2 ] -3

Keines
18/1 (+)

ISB {+)

ISA {+) &.1SB {+)

ISA (-) &18ß (+)

ISB (+) & 18C (+)

ISA (-) & 185 (+) & 18C (+)
18A (+) & 18ß (+) & 18C ( + )

0 X X X X 0

0 0
OXX
OXX
XXO
XXX
XXX
XjX XX
X ! X 1 0 0

χ ! χ ■ χ χ

B
X

0
X
X
B
X
X
X

X X 0 X X X X X X

B
0
X
0
X
B
X
0
X

0 X 0 X X X 0 X

X X X X 0 X 0 X X

X X X

X 0 X 0 X X

Bei der vorstehenden Tabelle bedeutet die Bezeichnung »0«, daß die Kontaktfedern 28 und 30 des Schutzrohres 12 nicht im Eingriff miteinander stehen, während die Bezeichnung »X« bedeutet, daß sie im Eingriff miteinander stehen und einen Stromkreis schließen. Der Buchstabe »B« zeigt einen bistabilen Zustand an, bei welchem die Kontaktfedern in der vorhergehenden geöffneten oder geschlossenen Stellung verbleiben. Jede der drei Eingangswicklungen 18ν4, 18 B und 18 C erzeugt einen positiven oder negativen Magnetfluß einer Einheit, wie durch das ' Zeichen » + « bzw. » — « in der ersten Spalte hinter der Wicklungsbezeichnung angegeben.

Die Überschrift »Nl« in der ersten Reihe bedeutet, daß die Vormagnetisierungswicklung 20 des Schutzrohres 12 wie in Fig. 9 dargestellt geschaltet ist, so daß die Stromspeisung der Eingangswicklung 18 Λ einen positiven Magnetfluß einer Einheit erzeugt und daß gleichzeitig die Vormagnetisierungswicklung 20 einen negativen Magnetfluß einer Einheit erzeugt. Die Überschrift »N2« bedeutet, daß die Vormagnetisierungswicklung 20 entgegengesetzt der Darstellung nach F i g. 9 gepolt ist, so daß bei Schließen des Schalters 74 die Wicklung 18 A einen positiven Magnetfluß einer Einheit und gleichzeitig die Wicklung 20 einen positiven Magnetfluß einer Einheit erzeugt. Die Überschrift »N3« bedeutet, daß die Vormagnetisierungswicklung 20 nach Fig. 10 geschaltet ist, so daß, wenn eine oder beide der Wicklungen 185 und 18C Strom erhalten, die dann einen Magnetfluß einer oder zweier Einheiten der gleichen Polarität erzeugen, gleichzeitig die Wicklung 20 Strom erhält und einen Magnetfluß einer Einheit, jedoch entgegengesetzter Polarität erzeugt, gleichgültig, ob eine oder beide der Wicklungen 18 B und 18 C unter Strom gesetzt wurden. Die als Überschrift der übrigen sieben Spalten angegebenen Zahlen zeigen die Größe und Polarität einer kontinuierlichen Vormagnetisierung an, die durch die Wicklung 20 des Schutzrohres 12 erzeugt wird.

Die Tabelle gibt nicht den Zustand des Scliutzrohrankerkontaktes 12 an, wenn lediglich die Wick-

lung 18 C Strom erhält und einen positiven Magnetfluß einer Einheit erzeugt. Die Arbeitsweise des Schutzrohrankerkontaktes 12 ist in diesem Falle jedoch die gleiche wie bei Stromspeisung der Wicklung 18 B, die ebenfalls einen positiven Magnetfluß einer

Einheit erzeugt. Die Tabelle gibt ferner nicht den Zustand des Schutzrohres 12 an, wenn die Wicklungen 18/1 und 18 C gleichzeitig erregt werden, wobei jede von ihnen einen positiven Magnetfluß einer Einheit erzeugt. Die Arbeitsweise des Schutzroh r-

ankerkontaktes 12 ist in diesem Falle jedoch die

gleiche wie bei Stromspeisung der Wicklungen ISA

und 18 B derart, daß jede von ihnen einen positiven

Magnetfluß einer Einheit erzeugt.

Die vorstehende Tabelle kann benutzt werden, um

die Bedingungen für die Eingangssignale und die Vormagnetisierungen auszuwählen, die erforderlich sind, um eine gewünschte logische Funktion durchzuführen. Um dies zu verdeutlichen, sei ein Beispiel hierfür angeführt. Es sei angenommen, daß das

logische Bauelement 11 ein Ausgangssignal liefern soll, wenn eine der drei Wicklungen \SA, 18S-'und 18 C oder wenn alle drei Wicklungen 18 A, 18 B und 18 C Strom erhalten. Diese Forderung kann in Boolscher Algebra folgendermaßen ausgedrückt werden:

T = AB'C + A'BC + A'B'C + ABC.

Eine Betrachtung der vorstehenden Tabelle zeigt, daß die Forderung erfüllt wird, wenn zwei Schutzrohrankerkontakte in Reihe geschaltet werden, von denen der eine keine Vormagnetisierung und der andere eine kontinuierliche Vormagnetisierung mit einem negativen Magnetfluß in der Größe zweier Einheiten erhält. Wenn das logische Bauelement 11

in dieser Weise geschaltet wird, bewirkt ein Eingangssignal an einer beliebigen der Wicklungen 18,4, 18 B und 18 C, welches einen positiven Magnetfluß in der Größe einer Einheit erzeugt, daß ein Stromkreis geschlossen wird, der sowohl den nicht vormagnetisierten Schutzrohrankerkontakt als auch den Schutzrohrankerkontakt mit einer negativen Vormagnetisierung in der Größe zweier Einheiten enthält. In ähnlicher Weise wird ein Stromkreis durch die beiden Schutzrohrankerkontakte geschlossen, wenn alle drei Eingangswicklungen 18,4, 18 B und 18 C gleichzeitig Strom erhalten. Bei jeder möglichen Kombination zweier Eingangssignale wird der Stromkreis jedoch nicht geschlossen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, kann das logische Bauelement 11 zur Durchführung der verschiedensten logischen Operationen benutzt werden. Bei der vorstehenden Beschreibung wurde der besseren Verständlichkeit halber angenommen, daß die Einschaltung der Eingangswicklungen und gegebenenfalls der Vormagnetisierungswicklungen durch handbetätigte Schalter erfolgt. Es versteht sich, daß diese Signale auch durch gesteuerte Schalter gegeben werden können, beispielsweise durch Halbleiterelemente oder durch Vakuumröhren. Die Schutzrohrankerkontakte des logischen Bauelements 11 benötigen zu ihrer Betätigung 3 Millisekunden, ihre Schaltgeschwindigkeit ist also wesentlich größer als die normaler Relais; sie arbeiten mit großer Zuverlässigkeit und haben eine Lebensdauer, die sowohl die der üblichen Relais als auch die der Halbleiterelemente übersteigt. Die Herstellungskosten der beschriebenen logischen Bauelemente sind wesentlich geringer als die von Bauelementen mit den üblichen Relais oder mit Halbleiterelementen, die die gleichen logischen Operationen durchführen können. Jedes der Eingangssignale für die Wicklungen der Spule 18 erfordert einen Energiebedarf von etwa 250 Milliwatt; jede der Vormagnetisierungswicklungen 20, 22 und 24 beansprucht einen Energiebedarf von etwa 200 Milliwatt für einen Magnetfluß einer Einheit. Der Energiebedarf des beschriebenen logischen Bauelements 11 ist daher nicht größer und meist sogar geringer als der eines Bauelements mit Halbleiterelementen, welches die gleichen logischen Operationen durchführen kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Bauelement zur Durchführung logischer Operationen mit N Signaleingängen, wobei N eine ganze Zahl bedeutet, die größer ist als 2, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: eine Mehrzahl von Schutzrohrankerkontakten (12, 14, 16; Fig. 5) od. dgl., deren jeder durch einen angelegten Magnetfluß betätigt wird, Vormagnetisierungswicklungen (20, 22, 24) zur Anlegung eines Vormagnetisierungsflusses einer vorherbestimmten Polarität an einzelne, ausgewählte Schutzrohrankerkontakte in Abhängigkeit von der durchzuführenden logischen Operation, und Eingangswicklungen (18/1, 18 B, 18C) zur gleichzeitigen Anlegung von Steuermagnetflüssen an alle Schutzrohrankerkontakte, um diese in vorherbestimmter Weise derart zu betätigen, daß die Eingangswicklungen verschiedene Kombinationen von N Eingangsmagnetflüssen vorherbestimmter Polarität erzeu gen und diese in Abhängigkeit von der durchzuführenden logischen Operation und den durch die Eingangssignale vorgegebenen Daten mit den Vormagnetisierungsflüssen kombinieren, und daß die Schutzrohrankerkontakte derart geschaltet sind, daß die durch die kombinierten Eingangsund Vormagnetisierungsflüsse erzeugten Ausgangssignale das Ergebnis der durchgeführten logischen Operation darstellen.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl M von Schutzrohrankerkontakten (12, 14, 16; F i g. 5) zur Anwendung gelangt, deren jeder zwei magnetisch und elektrisch leitende Kontaktfedern (28, 30) enthält, die durch einen Magnetfluß in der Größe einer Einheit in Eingriff miteinander gebracht werden.

3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswicklungen aus einer Anzahl N von getrennten Wicklungen (18,4, 185, 18C) bestehen, deren jede auf alle Schutzrohrankerkontakte (12, 14, 16) des Bauelements einwirkt.

4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Eingangswicklungen (18,4, 18 B, 18C) alle Schutzrohrankerkontakte (12,14,16) des Bauelements mindestens teilweise umgibt.

5. Bauelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Eingangswicklungen (18 A, 18 B, 18C) einen Magnetfluß einer vorherbestimmten Polarität in der Größe einer Einheit erzeugt.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement mindestens M—l Vormagnetisierungswicklungen (20, 22, 24) enthält, deren jede nur auf einen der Schutzrohrankerkontakte (12, 14, 16) einwirkt.

7. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Vormagnetisierungswicklungen (20, 22, 24) lediglich einen der Schutzrohrankerkontakte (12, 14,16) mindestens teilweise umgibt.

8. Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Vormagnetisierungswicklungen (20, 22, 24) einen Magnetfluß erzeugt, dessen Größe ein ganzes Vielfaches einer Einheit ist.

9. Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Vormagnetisierungswicklungen (20, 22, 24) einen Magnetfluß erzeugt, dessen Größe gleich einer halben Einheit oder gleich einem ganzen Vielfachen einer Einheit plus einer halben Einheit ist.

10. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Vormagnetisierungswicklungen (20; Fig. 9) mit einer der N Eingangswicklungen (18 A) verbunden ist.

11. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Vormagnetisierungswicklungen (20; Fig. 9) mit einer der N Eingangswicklungen (18,4) derart verbunden ist, daß sie in dem zur Vormagnetisierungswicklung (20) gehörenden Schutzrohrankerkontakt (12) einen Magnetfluß erzeugt, dessen Polarität dem durch die Eingangswicklung (18A) erzeugten Magnetfluß entgegengesetzt ist.

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12. Bauelement nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegebene Vormagnetisierungswicklung (20; Fig. 10) über Gleichrichter (84, 86) mit mehr als einer der iV Eingangswicklungen (18 ß, 18C) verbunden ist.

13. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement drei Schutzrohrankerkontakte (12, 14, 16; Fig. 5) enthält und daß eine erste Vormagnetisierungswicklung (20) einen Magnetfluß ίο einer vorherbestimmten Polarität in der Größe einer Einheit an einen ersten Schutzrohrankerkontakt (12) und eine zweite Vormagnetisierungswicklung (24) einen Magnetfluß der gleichen Polarität in der Größe zweier Einheiten an einen zweiten Schutzrohrankerkontakt (16) anlegt und daß drei getrennte Eingangswicklungen {ISA, 185, 18C) vorgesehen sind, deren jede einen Magnetfluß der entgegengesetzten Polarität in der Größe einer Einheit an alle drei Schutzrohranker- ao kontakte (12, 14, 16) anlegt, wobei diese Eingangswicklungen (18 A, 18 B, 18C) den Augenden den Addenden und die Eingangsübertragung darstellen.

14. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement drei Schutzrohrankerkontakte (12, 14, 16; Fig. 5) enthält und daß eine erste Vormagnetisierungswicklung (20) einen Magnetfluß einer vorbestimmten Polarität in der Größe einer Einheit an einen ersten Schutzrohrankerkontakt (12) und eine zweite Vormagnetisierungswicklung (24) einen Magnetfluß der entgegengesetzten Polarität in der Größe zweier Einheiten an einen zweiten Schutzrohrankerkontakt (16) anlegt und daß zwei Eingangswicklungen (18 B, 18C) einen Magnetfluß der vorherbestimmten Polarität in der Größe von je einer Einheit an alle drei Schutzrohrankerkontakte und eine dritte Eingangswicklung (18^4) einen Magnetfluß der entgegengesetzten Polarität in der Größe einer Einheit an alle drei Schutzrohrankerkontakte anlegt, wobei die Eingangswicklungen (18/1,18 B, 18C) den Minuenden, den Subtrahenden und die Eingangsübertragung darstellen.

15. Bauelement nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte des ersten (12) und des zweiten Schutzrohrankerkontaktes (16) parallel zueinander und in Reihe mit dem dritten Schutzrohrankerkontakt (14) geschaltet sind.

16. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement drei Schutzrohrankerkontakte (12, 14, 16; Fig. 7) enthält und daß eine erste Vormagnetisierungswicklung (24) einen Magnetfluß einer vorherbestimmten Polarität in der Größe zweier Einheiten an einen ersten Schutzrohrankerkontakt (16) und eine zweite Vormagnetisierungswicklung (20) einen Magnetfluß der gleichen Polarität in der Größe dreier Einheiten an einen zweiten Schutzrohrankerkontakt (12) anlegt und daß drei Eingangswicklungen (18/1, 18 B, 18C) vorgesehen sind, deren jede bei Eintreffen eines Eingangssignals einen Magnetfluß der entgegengesetzten Polarität in der Größe einer Einheit erzeugt, der auf alle drei Schutzrohrankerkontakte einwirkt.

17. Bauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte der Schutzrohrankerkontakte (12, 14, 16; F i g. 7) in Reihe geschaltet sind.

18. Verfahren zur Durchführung logischer Operationen mit N Eingangssignalen, wobei N eine Zahl ist, die größer ist als 2, unter Verwendung von Bauelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 17. dadurch gekennzeichnet, daß man eine Anzahl von Paaren magnetisch und elektrisch leitender Kontaktfedern vorsieht, die bei Anlegung eines Magnetflusses in der Größe einer Einheit in Eingriff miteinander kommen und einen Stromkreis schließen, daß man kontinuierlich in Abhängigkeit von der durchzuführenden logischen Operation an ausgewählte Kontaktfederpaare verschiedene Magnetflüsse vorherbestimmter Polarität in der Größe ganzer Vielfacher der Einheit anlegt und daß man periodisch in Abhängigkeit von den Eingangssignalen verschiedene Kombinationen von N Magnetflüssen vorherbestimmter Polarität in der Größe je einer Einheit an alle Kontaktfederpaare gleichzeitig anlegt, so daß die gewünschten logischen Operationen durch die Kombinationen der an die verschiedenen Kontaktfederpaare angelegten Magnetflüsse, welche diese in und außer Eingriff bringen, durchgeführt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktfederpaare verwendet werden, die bei Anlegung eines Magnetflusses in der Größe einer halben Einheit in der vorherigen geschlossenen Stellung gehalten werden, wobei das Verfahren den Schritt einschließt, daß an ausgewählte Schutzrohrankerkontakte nach Maßgabe der durchzuführenden logischen Operation ein Vormagnetisierungsfluß angelegt wird, dessen Größe gleich einer halben Einheit oder gleich einer halben Einheit plus einem ganzen Vielfachen einer Einheit ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 688/312 9.64

Bundesdruckerei Berlin