DE1266352B - Magnetkernanordnung fuer die Zwecke der Speicherung binaerer Informationsdaten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al-37/06

Nummer: 1266 352

Aktenzeichen: A 44898IX c/21 al

Anmeldetag; 28. Dezember 1963

Auslegetag: 18. April 1968

Es sind für die Zwecke der Speicherung binärer Informationsdaten Magnetkernanordnungen bekannt, bei denen die Magnetkerne eine große mittlere Hauptöffnung und eine Mehrzahl kleinerer äußerer Öffnungen haben und bei der die Eingangswicklung und die Ausgangswicklung und eine die Übertragung von Binärdaten vorbereitende Vorbereitungswicklung durch eine der kleinen äußeren Öffnungen der Kerne geführt sind und die durch die Ausgangswicklung erfolgende Übertragung eines Ausgangssignals durch eine Verschiebewicklung gesteuert wird, welche die Hauptöffnung eines Kernes durchsetzt.

Zur Sichtbarmachung des magnetischen Erregungszustandes eines Kernes einer derartigen Magnetkernanordnung ist es ferner bekannt, eine der kleinen äußeren Öffnungen des Kernes in der Weise auszunutzen, daß durch diese Öffnung eine von einem treibenden Wechselstrom durchflossene Wicklung und eine eine Anzeigelampe enthaltende Wicklung geführt sind. Die vom Wechselstrom durchflossene Wicklung kann einen Lampenstrom nur dann induzieren, wenn sich der Magnetkern im Erregungszustand befindet, weil dann der Magnetfluß im Außenschenkel der genannten kleineren Öffnung entgegengesetzt dem Magnetfluß im Innenschenkel dieser Öffnung erfolgt. Befindet sich der Magnetkern dagegen im Löschungszustand, so findet eine Induktion im Lampenstromkreis nicht statt, weil dann das Magnetkernmaterial in einer Richtung vollständig gesättigt ist.

Die Erfindung bezweckt zu vermeiden, daß der treibende Wechselstrom den Magnetfluß um die Hauptöffnung des Kernes beeinflussen kann und dadurch möglicherweise eine Störung der gespeicherten Information und deren Übertragung bewirken kann. Eine Magnetkernanordnung für die Zwecke der Speicherung binärer Informationsdaten, bei der der Magnetkern eine große mittlere Hauptöffnung und eine Mehrzahl kleinerer äußerer Öffnungen hat und bei der die Eingangswicklung und die Ausgangswicklung und eine die Übertragung der Binärdaten vorbereitende Vorbereitungswicklung durch eine der kleinen äußeren Öffnungen geführt sind und die Übertragung eines Ausgangssignals durch die Ausgangswicklung durch eine die Hauptöffnung durchsetzende Verschiebewicklung gesteuert wird, unter Anwendung einer eine kleinere äußere Öffnung durchsetzende, von einem treibenden Wechselstrom durchflossenen Wicklung und einer dieselbe Öffnung durchsetzenden, zu einer Wechselstromanzeigevorrichtung führenden Anzeigewicklung zur Sichtbarmachung des magnetischen Erregungszustandes eines

Magnetkernanordnung für die Zwecke
der Speicherung binärer Informationsdaten

Anmelder:

AMP Incorporated, Harrisburg, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,

8000 München 71, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:

John Charles Mallinson, Palo Alto, Calif.;

Joseph Patrick Sweeney,

Harrisburg, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 4. Januar 1963 (249 466)

Kernes, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die von dem treibenden Wechselstrom durchflossene Wicklung und die Anzeigewicklung je mit gleicher Windungszahl und mit entgegengesetztem Wicklungssinn sowohl den äußeren als auch den inneren Schenkel der kleineren äußeren Öffnung umschließen.

Dadurch, daß sowohl die den treibenden Wechselstrom führende Wicklung als auch die mit der Anzeigelampe verbundene Anzeigewicklung je mit gleicher Windungszahl und mit entgegengesetztem Wicklungssinn sowohl den äußeren als auch den inneren Schenkel der kleineren äußeren Öffnung umschließen, ist die Gefahr einer Beeinflussung des Magnetisierungszustandes um die Hauptöffnung herum und um die Übertragungswicklung herum weitgehend verhindert.

Eine bereits bekannte Anordnung sieht vor, daß die Anzeigelampe in Serie oder parallel zu einer Wicklung vorgesehen ist, die mit gleichen Windungszahlen sowohl den Außenschenkel als auch den Innenschenkel einer kleineren Öffnung eines derartigen Kernes umschließt. Im Fall der parallelen Anordnung dieser Wicklung zu der Anzeigelampe wirkt die genannte Wicklung im Erregungszustand des Kernes als ein hoher Parallelwiderstand, im Fall

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der Serienschaltung als ein hoher Serienwiderstand, Wie das aus F i g. 2 zu ersehen ist, bewirkt die

während im Löschungszustand des Kernes der Erregung der Windung 8 eine Umschaltung des Parallelwiderstand bzw. der Serienwiderstand nur Flusses im Flußpfad P₀, P_m und P_d. Betrachtet man gering ist. Der Veröffentlichung ist zu entnehmen, beispielsweise die positive Halbwelle des hochfrequendie parallel bzw. in Serie mit der Anzeigelampe 5 ten Auslesestromes, der an die Wicklung 8 angelegt angeordnete Wicklung gegensinnig in Form einer »8« wird, so werden zwei Einheiten magnetomotorischer mit gleicher Windungszahl um den Außenschenkel Kraft an den Pfaden P_c und P_d im Uhrzeigersinn und um den Innenschekel des Kernes zu führen. Es wirken. Eine Einheit magnetomotorischer Kraft wird ist der Veröffentlichung jedoch nicht zu entnehmen, im Gegenuhrzeigersinn auf den Pfad P_7n einwirken, bei Anwendung einer getrennten erregenden Wechsel- io Demnach wirkt auf den Pfad P_d eine resultierende Stromwicklung und einer getrennten Lampenwicklung magnetomotorische Kraft von einer gesamten Stärke diese beiden Wicklungen durch die Öffnung so zu von lediglich einer Einheit ein. Die magnetomotoführen, daß sie mit gleicher Windungszahl und mit rische Kraft, die am Kernmaterial entlang des entgegengesetztem Wicklungssinn den Außenschenkel Pfades P_m wirkt, gleicht also eine der zwei Einheiten und Innenschenkel der Öffnung umschließen und 15 magnetomotorischer Kraft aus, die am Kernmaterial dadurch eine zusätzliche Kompensation des induzie- entlang dieses Pfades durch das Vorhandensein der renden Einflusses beider Wicklungen auf das Kern- beiden Windungen der Wicklung 8 durch die kleinere material zu erreichen. Öffnung 4 wirksam wird. Die am Kern 1 resultierende

Ausführungsformen der Erfindung sind in der magnetomotorische Kraft, die als Ergebm's einer nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit ao Erregung der Wicklung 8 dort auftritt, besteht also den Zeichnungen erörtert. Von diesen zeigt aus zwei Einheiten im Pfad P₀ im Uhrzeigersinn und

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungs- aus einer Einheit im Kernmaterial entlang -des gemäßen Magnetkernanordnung, Pfades P_d im Uhrzeigersinn sowie aus einer Einheit

Fig. 2 eine Darstellung der sich bei einer erfin- im Gegenuhrzeigersinn entlang des Pfades P_m. Die dungsgemäßen Anordnung ergebenden Polarisations- 25 zur Induktion eines Auslesestromes in der Wickverhältnisse, lung 9 zur Verfügung stehende magnetomotorische Fig. 3 und 4 abgewandelte Ausführungsformen · Kraft ist demnach doppelt so hoch wie diejenige, der in F i g. 1 wiedergegebenen Anordnung. die den Zustand magnetischer Remanenz des Kern-

Der mit mehreren öffnungen ausgestattete Kern materials in den Pfaden P₀ und P_d ändern würde, hat eine Hauptöffnung 2, eine kleinere Eingangs- 30 Im Hinblick auf die jeweilige Polarität des hochöffnung 3, eine kleinere Ausleseöffnung 4, eine klei- frequenten Auslesestromes stellt die Wicklung 9 tat-" nere Ausgangsöffnung 5, sowie eine weitere kleinere sächlich zwei Windungen durch die Öffnung 4 im Öffnung 6. Die Eingangswindung 7 geht durch die selben Sinn und eine Wicklung im entgegengesetzten kleinere Eingangsöffnung 3 und die Hauptöffnung. Sinn durch die öffnung 2 dar. Infolge der Struktur Sie ist mit einer Windung um den inneren Schenkel 35 der Wicklung 9 entstehen einander entgegengesetzte der Öffnung 3 gewickelt, d. h. um das Kernmaterial elektromotorische Kräfte in den zwei Schleifen der zwischen den Öffnungen 2 und 3. Die Auslese- Wicklung, d. h. in der Schleife um den inneren Treiberwicklung8, die, wie das in Fig. 1 gezeigt ist, Schenkel der Wicklung9 und in derjenigen um den mit einem sinusförmigen Hochfrequenz-Auslesestrom äußeren Schenkel derselben, da der Fluß in beiden gespeist wird, ist mit zwei Windungen durch die 40 Schenkeln um die Öffnung 4 in der gleichen Richtung kleinere Ausleseöffnung 4 gewickelt und mit einer geschaltet wird. Der in der Wicklung 9 fließende Windung durch die Hauptöffnung 2. Die zur Be- Laststrom verursacht eine magnetomotorische Kraft lastung führende Auslesewindung 9 ist mit zwei Win- von zwei Einheiten im Kernmaterial entlang des düngen durch die Öffnung 4 und mit einer Windung Pfades P_c pro wirksam werdender Einheit magnetodurch die Hauptöffnung2 gewickelt. Sie ist um den 45 motorischer Kraft, die am Material entlang- der inneren Schenkel der Öffnung 4 und um den äußeren Pfade P_d und P_m wirkt, da eine Einheit im Hinblick Schenkel derselben gewickelt, d. h. um das Kern- auf die Pfade P_d und P_m in der oben in bezug auf material zwischen der Öffnung 4 und der äußeren die Windung 8 beschriebenen Weise ausgeglichen Abgrenzung des Kernes. Die Wicklung 9 ist mit einem wird. ' ■ -

Belastungswiderstand verbunden, der eine Anzeige- 50 Nimmt man nun an, daß die Amplitude des angevorrichtang darstellt. In der gezeigten Ausführungs- legten Hochfrequenzstromes genügend groß ist, so form ist es die Lampe 10. Eine Übertragungsvorberei- schaltet die den positiven Halbwellen des hochtungswicklung 11 und eine Ausgangswicklung 12 frequenten Auslesestromes entsprechende magnetosind je um den äußeren Schenkel der Öffnung 5 ge- motorische Kraft den Fluß im Uhrzeigersinn um die wickelt. Eine Verschiebewindung 13 ist um den Kern- 55 Öffnung 4 um. Die Flußveränderung bewirkt" einen körper 1 mit zwei Windungen gewickelt. Ein Teil 14 Strom i_a in der Wicklung 9. Die negative Halbwelle dieser Wicklung ist um den äußeren Schenkel der des hochfrequenten Auslesestromes in der Wicköffnung 5 mit einer Wicklung gewickelt. lung 8 verursacht einen Strom i_b in der Wicklung 9 Eine Sichtanzeige des Zustandes des Kernes 1 in einer dem Strom i_a entgegengesetzten Richtung, erhält man auf folgende Weise: Die Wicklung 8 wird 60 Die Ströme i_a und i_b sind proportional zum Betrag mit einem Auslesestrom erregt; dadurch wirkt eine des in der öffnung 4 umgeschalteten Flusses und zu sich schnell ändernde magnetomotorische Kraft auf dem Widerstand der Wicklung 9 und der Anzeigeden Kern 1, die aus zwei Einheiten magnetomoto- lampe 10.

rischer Kraft besteht, welche von den zwei Windun- Der magnetische Fluß um die Öffnung 4 kann von

gen der Wicklung 8 durch die Öffnung 4 herrührten, 65 einer magnetomotorischen Kraft umgeschaltet werden, sowie einer Einheit magnetomotorischer Kraft, die die nicht größer sein darf, als der Schwellwert de~ von der einen Windung der Wicklung 8 durch die zur Umschaltung des Kernes 1 notwendig ist. Der Öffnung 2 herrühren. Schwellenwert im Pfad P_d ändert sich in Abhängig·:

keit der im Kern 1 gespeicherten Daten. Befindet sich der Kern in seinem gelöschten Zustand, so ist der zur Umschaltung notwendige Schwellwert des Kernmaterials um die Öffnung 2 entlang des Pfades P_c beispielsweise wesentlich höher als wenn sich der Kern in seinem eingestellten Zustand befinden würde. Auf diese Weise kann die von der Wicklung 8 herrührende magnetomotorische Kraft groß genug sein, um den elastischen und den remanenten magnetischen Fluß um die Öffnung 2 umzuschalten, wenn dieser sich in seinem eingestellten Zustand befindet, und klein genug, lediglich den elastischen magnetischen Fluß um diese Öffnung umzuschalten, wenn sich der Kern in seinem gelöschten Zustand befindet. So kann dafür Vorsorge getragen werden, daß die Ströme i_a und i_b größer sind, falls der Kern sich in seinem eingestellten Zustand befindet, als dann, wenn er gelöscht ist. Ist nun die zum Betrieb der Lampe 10 notwendige Spannung größer als die von einer Umschaltung des elastischen magnetischen Flusses induzierte und geringer als die von elastischem und remanentem Fluß bei Umschaltung induzierte, dann ist der Betrieb der Lampe 10 abhängig von dem Zustand des Kernes, d. h., die Lampe leuchtet auf, wenn der Kern sich in seinem eingestellten Zustand befindet, sie bleibt dunkel, wenn der Kern sich in seinem gelöschten Zustand befindet.

Die Amplitude der über die Wicklung 8 am Kern 1 wirksam werdenden magnetomotorischen Kraft soll so begrenzt werden, daß ein fälschliches Einstellen oder Löschen des Kernes verhindert wird. Das kann dadurch erreicht werden, daß die Amplitude des hochfrequenten, durch die Wicklung 8 fließenden Stromes im Hinblick auf die Anzahl der durch Öffnung 4 hindurchgehenden Windungen so eingestellt wird, daß die zum Auslesen wirksam werdende magnetomotorische Kraft geringer ist als diejenige, die benötigt wird, um den remanenten magnetischen Fluß in einem der Pfade P_d oder P_m umzuschalten.

Die in entgegengesetztem Sinn gewickelten Schleifen der Wicklung 9 bewirken, daß sich der zur Einstellung benötigte Fluß gleichmäßig zwischen den beiden Schenkeln der Öffnung 4 zu verteilen geneigt ist, so daß das Einstellen des Kernes nicht dadurch gehindert wird, daß dieser Fluß hauptsächlich in den einen oder anderen Schenkel hindurchgezwungen wird, so daß ein zufälliger Kurzschluß der Lampe 10 die Einstellung des Kernes gegebenenfalls nicht verändert.

Das Verhältnis 2:1 der Anzahl der Windungen der Wicklungen 8 und 9 durch die Öffnungen 4 bzw. 2 sorgt dafür, daß ein Minimum einer am Kernmaterial um die Hauptöffnung 2 wirkenden magnetomotorischen Kraft einen maximalen Betriebsstrom für die Lampe 10 bewirkt. Die Windung der Auslesewicklung 9 durch die Hauptöffnung 2 bewirkt eine magnetomotorische Kraft, die der von der Erregung der Wicklung 8 herrührenden entgegengesetzt ist. Damit wird der Einfluß der beim Auslesevorgang wirksam werdenden magnetomotorischen Kraft auf die Pfade P_d und P_m beschränkt. Die zum Auslesen benötigte magnetomotorische Kraft kann so in ihrer Größe beschränkt werden, daß ihr Wert nur um ein Geringes kleiner ist als der Summe aus der doppelten zur Umschaltung des Kernes benötigten magnetomotorischn Kraft und dem Produkt aus dem in der Windung 9 induzierten Gegenstrom und den Windungen der Wicklung 9 durch die Öffnungen 2. Solange das Verhältnis von zwei Windungen durch die Öffnung 4 zu einer Windung durch die Öffnung 2 in bezug auf die Wicklungen 8 und 9 aufrechterhalten wird, können diese Wicklungen eine größere Anzahl von Windungen aufweisen, als das nach der Ausführungsform von F i g. 1 gezeigt ist. Beispielsweise ist in Fi g. 3 eine Auslesetreiber-Wicklung, die mit hochfrequentem Strom erregt wird, gezeigt, bei der vier Windungen durch die kleinere Ausleseöffnung 4 und zwei Windungen durch die Hauptöffnung 2 hindurchgehen.

Das Verhältnis der Anzahl der Windungen der Treiberwicklung durch die Öffnung 4 bzw. 2 kann z. B. auch 6:3 oder 8:4 sein, wobei dieselbe Anordnung wie in F i g. 3 gezeigt verwendet werden kann. Bei einem Zunehmen der Windungen muß jedoch die Amplitude des hochfrequenten Treiberstromes in entsprechender Weise reduziert werden.

Die zur Anzeige führende Auslesewicklung kann, wie das in Fig.4 gezeigt ist, mehr Windungen als die Wicklung 9 nach F i g. 1 aufweisen, vorausgesetzt, es wird dasselbe Verhältnis der Wicklungen in den Öffnungen 2 und 4, d, h. das Verhältnis 2:1, aufrechterhalten. Die oben geschilderten Auslesemittel können auch bei magnetischen Kernen verwendet werden, die mehr als eine Hauptöffnung haben. Dann ist jeder Hauptöffnung eine kleinere Öffnung zugeordnet.

Bei einer konstruktiven Ausführung eines Magnetkernspeicherelements gemäß der Erfindung wurden folgende Maße verwendet: Der Kern ist aus Ferrit, er besitzt eine Hauptöffnung und vier kleinere Öffnungen. Die Hauptöffnung hat einen Durchmesser von 6,14 mm, die kleineren Öffnungen haben jeweils einen Durchmesser von 0,56 mm. Der Kern hat einen äußeren Durchmesser von 9,1 mm und ist 1,5 mm dick. Der hochfrequente Treiberstrom besteht aus sinusförmigen Impulsen von ungefähr 400 mA bei einer Frequenz von 300 kHz. In den Auslesekreis ist eine General Electric GE 331 Signallampe eingeschaltet, die bei 1,3 V 0,06 A verbraucht. Die Treiber-Auslese-Wicklung und die mit der Anzeige verbundene Auslesewicklung sind aus isoliertem Draht gewickelt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Magnetkernanordnung für die Zwecke der Speicherung binärer Informationsdaten, bei der der Magnetkern eine große mittlere Hauptöffnung und eine Mehrzahl kleinerer äußerer Öffnungen hat und bei der die Eingangswicklung und die Ausgangswicklung und eine die Übertragung der Binärdaten vorbereitende Vorbereitungswicklung durch eine der kleinen äußeren Öffnungen geführt sind und die Übertragung eines Ausgangssignals durch die Ausgangswicklung durch eine die Hauptöffnung durchsetzende Verschiebewicklung gesteuert wird unter Anwendung einer eine kleinere äußere Öffnung durchsetzende, von einem treibenden Wechselstrom durchflossenen Wicklung und einer dieselbe Öffnung durchsetzenden, zu einer Wechselstromanzeigevorrichtung führenden Anzeigewicklung zur Sichtbarmachung des magnetischen Erregungszustandes eines Kernes, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem treibenden Wechselstrom durchflossene Wicklung (8) und die Anzeigewicklung (9) je mit

   gleicher Windungszahl und mit entgegengesetztem USA.-Patentschriften Nr. 2 851677, 2 958 854,

   Wicklungssinn sowohl den äußeren als auch den 2 967 294;

   inneren Schenkel der kleineren äußeren Öffnung »International Solid-State biscuit Conference«,

   (4) umschließen. Februar 1961, S. 72;

   5 »Control Engineering«, März 1962, S. 76;

   »Proceedings of the IRE«, Januar 1959, S. 63

   In Betracht gezogene Druckschriften: bis 73;

   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 067 617; »IRE Trans. Electr. Computers«, Juni 1960, S. 155

   österreichische Patentschrift Nr. 208 108; bis 160, und Juni 1961, S. 207 bis 220.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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