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Impulszählschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Impulszählschaltung
mit einer Kette von parallelgeschalteten Reihenschaltungen.
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Zählschaltungen finden unter anderem bei Rechenautomaten, Digital
- Spannungsmessern, digitalen Steuervorrichtungen für Werkzeugmaschinen, Selbstanschlußfernmeldevermittlungsstellen
und auf vielen anderen Anwendungsgebieten Verwendung.
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Es ist bereits eine Zählschaltung vorgeschlagen worden, bei der n
Zählstufen aus einem Leuchtkondensator und mindestens zwei Fotoleitern aufgebaut
sind. Diese vorgeschlagene Zählschaltung benötigt für jede Zählstufe zwei Fotoleiter
mit wesentlich verschiedenen inneren Zeitkonstanten und benötigt weiter abwechselnd
betätigte Impulsleitungen mit einer komplizierten Schalteinrichtung zur Betätigung
der Impulsleitungen.
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Die Erfindung bezweckt, eine neue, einfache und billige Zählschaltung
anzugeben, bei der gasgefüllte Röhren mit zwei Elektroden, z. B. Neondioden, und
lichtempfindliche Widerstände, z. B. CdS-Zellen, verwendet werden.
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Eine Zählschaltung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Reihenschaltungen je die Reihenschaltung eines lichtempfindlichen Widerstandes
und einer gasgefüllten Röhre mit zwei Elektroden enthalten, wobei die gasgefüllte
Röhre einer Reihenschaltung auf optischem Wege mit dem lichtempfindlichen Widerstand
der nächsten Reihenschaltung in der Kette gekoppelt ist, welche Reihenschaltungen
auf der Seite des lichtempfindlichen Widerstandes mit einerKlemme einerSpannungsquelle
und auf der Seite der gasgefüllten Röhre reit einer Seite einer für sämtliche Reihenschaltungen
gemeinsamen Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators verbunden
sind, deren andere Seite mit der zweiten Klemme der Spannungsquelle verbunden ist,
wobei der Verbindungspunkt des lichtempfindlichen Widerstandes und der gasgefüllten
Röhre jeder Reihenschaltung über einen gesonderten Widerstand mit einer gemeinsamen
Impulsleitung verbunden ist, die an eine Zählimpulsquelle angeschlossen ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt ein Beispiel der Zählschaltung nach der Erfindung,
und F i g. 2 zeigt eine Steuerschaltung zum Steuern der in F i g. 1 dargestellten
Zählschaltung.
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Die in F i g.1 dargestellte Zählschaltung enthält mehrere parallelgeschaltete
identische Reihenkreise, die mit 1, bis 4 beziffert werden können, während die gleichen
Elemente der Reihenkreise durch die gleiche Bezeichnung und die Ziffer des Reihenkreises
angegeben werden.
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Ein Reihenkreis enthält die Reihenschaltung eines lichtempfindlichen
Widerstandes LDR, z. B. einer CdS-Zelle, und einer neongefüllten Diode D.
Jeder Reihenkreis ist über die Reihenschaltung eines für sämtliche Reihenkreise
gemeinsamen Widerstandes 1 und eines lichtempfindlichen Widerstandes 2 auf der Seite
des lichtempfindlichen Widerstandes LDR mit der Plusklemme einer nicht dargestellten
Speisequelle verbunden, deren Minusklemme an Erde liegt. Die andere Seite jeder
Reihenschaltung ist mit einer Seite einer für sämtliche Reihenkreise gemeinsamen
Parallelschaltung eines Widerstandes 3 und eines Kondensators 4, deren andere Seite
geerdet ist, verbunden. Weiter ist der Verbindungspunkt des lichtempfindlichen Widerstandes
LDR und der Neondiode D
jeder Reihenschaltung über einen gesonderten Widerstand
R mit einer gemeinsamen Impulsleitung P verbunden. Jede Neondiode D ist auf optischem
Wege mit dem lichtempfindlichen Widerstand im nächsten Reihenkreis gekoppelt, während
die Neondiode D 4 im letzten Reihenkreis mit dem lichtempfindlichen Widerstand LDR
1 im ersten Reihenkreis gekoppelt ist. Diese optischen Kopplungen sind in
der Figur durch Pfeile dargestellt und werden dadurch hergestellt, daß der photoempfindliche
Widerstand an die Glashülle der Neondiode angelegt wird. Auf diese Weise belichtet
eine gezündete Neondiode den lichtempfindlichen Widerstand ini nächsten Reihenkreis
und
stellt dessen Widerstand auf einen niedrigen Wert ein. Die Lichtausbeute. einer
gezündeten Neondiode ist derartig, daß die verwendete CdS Zelle bei dieser Belichtungsstärke
einen Widerstand von etwa 3000 S2 hat. Der Dunkelwiderstand einer CdS-Zelle ist
ein Vielfaches des -Widerstandes ixri-" belichteten Zustand und kann einen Wert
von mehreren Megohm erreichen.
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Der Impulsleitung t'- werden Zählimpulse zugeführt, die ihre Spaririuhg-.gegen
Erde zeitweilig verringern. Diese Zählimpulse mit negativem Richtungssinn sind derart
gestaltet, daß sie eine scharfe Vorderflanke und eine langsam exponentiell abnehmende
Hinterflanke haben, so_.daß sie die Form eines differenzierten Rechteckimpulses
aufweisen.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ringzählers wird angenommen,
daß eine der Neondioden D, z. B. die Diode D 1, gezündet ist und daß sämtliche weiteren
Neondioden gelöscht sind, und weiter, daß der lichtempfindliche Widerstand 2 von
einem Lichtsignal S auf einem niedrigen Widerstandswert gehalten wird. Der Entladungsstrom
der Neondiode D 1 fließt im wesentlichen im Stromkreis -f-, 2, 1,
LDR 2,
R 2, R 1, D 1, 3, -. In diesem Stromkreis wird der lichtempfindliche
Widerstand LDR 2 von der Neondiode D 1 belichtet, so. daß er einen niedrigen
Widerstandswert hat. Die anderen lichtempfindlichen Widerstände werden nkht belichtet
und haben einen hohen Widerstandswert. Die Zündspannung der verwendeten Neondioden
@bettägt 170 V und die Brennspannung 105 V. Die Spannung der Spannungsquelle beträgt
220 V. Im geschilderten Stromkreis wird der Kondensator 4 durch den Spannungsabfall
über dem Widerstand 3 auf eine Spannung von etwa 50 V aufgeladen. Die Spannung der
Impulsleitung P in bezug auf das nicht geerdete- Ende des Widerstandes 3 ist gleich
der Brennspannung der Neondiode D 1 zuzüglich des Spannungsabfalls über dem Widerstand
R 1 und beträgt etwa 135 V. Diese Spannung liegt unterhalb der Zündspannung der
Neondioden D 2 bis D 4, so daß diese gelöscht bleiben.
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. Ein der Impulsleitung P- zugeführter Zählimpuls verringert die Spannung
der -Impulsleitung gegen Erde plötzlich so weit, daß die Neondiode D 1 gelöscht
wird. Die Spannung der Impulsleitung P nimmt dann exponentiell zu, während die Spannung
des nicht geerdeten -Endes des Widerstandes 3 infolge der Entladung des Kondensators
4 über den Widerstand 3 exponentiell abnimmt. Der lichtempfindliche Widerstand LDR2
behält nach dem Löschen der Neondiode D 1 während der Ausschaltzeit, die von der
Größenordnung von mehreren Millisekunden ist, einen verhältnismäßig niedrigen Widerstandswert,
wodurch der Verbindungspunkt des Widerstandes R 2 und des lichtempfindlichen Widerstandes
LDR 2 eine höhere Spannung hat als die entsprechenden -Verbindungspunkte
in -den anderen Reihenkreisen:' Infolgedessen zündet die Neondiode D 2 zuerst. -
Sobald die Neondiode D 2 zündet; wird der Kondensator 4 wieder aufgeladen, wodurch
die Spannung über den anderen Neondioden den Zündwert ;nicht erreichen kann, so
daß diese Neondioden gelöscht bleiben. Die Neondiode D 2 belichtet -den' lichtempfindlichen
Widerstand LDR3 im nächsten-Reihenkreis, wodurch der Entladungsstrom der Neondiode
D 2 schließlich im wesentlichen im Ströpäkreis. -I-, 2,'1, LDR 3; R3;
R2,
D 2,_ 3, -- fließt. Sdhäld-die;Neondiode D2 zündet; sinkt -die Spannung des Verbindiuigspunktes
des Widerstandes R 2 und des lichtempfindlichen Widerstandes LRD 2 in bezug
auf das nicht geerdete Ende des Widerstandes 3 von der Zündspannung auf die Brennspannung
der Neondiode D-2 'ab. Dann nimint infolge der Aufladung des Kondensators
4. die Spannung des Verbindungspunktes gegen Erde exponentiell zu. Auf diese Weise
ergibt sich im Zeitpunkt. der Zündung einer Neondiode an dem Verbindungspunkt zwischen
dem Widerstand R und dem lichtempfindlichen Widerstand LDR ein Impuls mit negativem
Richtungssinn, der über den Widerstand R und die Impulsleitung P weitergeleitet
wird. Der nächste der Impulsleitung P zugeführte Zählimpuls löscht die Neondiode
D 2 während seiner Vorderflanke und zündet die Neondiode D 3 während seiner exponentiell
abnehmenden Hinterflanke: Jeder Zählimpuls verschiebt somit die Entladung einer
Neondiode um eine Stelle in der Zählschaltung, wobei nach dein Zünden der Neondiode
D 4 der lichtempfindliche Widerstand LDR 1 im ersten Reihenkreis belichtet
wird, wodurch der nächste Zählimpuls die Neondiode D 1 zündet.
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F i g. 2 zeigt -eine Steuerschaltung, die mit den durch -f-,
P und - bezeichneten Leitungen an die entsprechenden Leitungen der in F i-g.1 dargestellten
Zählschaltung angeschlossen werden kann. Mit dieser Steuerschaltung können Zählimpulse
erzeugt werden, wodurch die Zählschaltung in Zusammenarbeit mit der Steuerschaltung
selbsttätig die Entladung einer Neondiode durch die aufeinanderfolgenden Reihenkreise
verschiebt. Die Steuerschaltung enthält zwischen der Impulsleitung P und Erde die
Reihenschaltung einer Neondiode 5 und einer Parallelschaltung eines Widerstandes
6 und eines Kondensators 7. Wenn eine Neondiode D gezündet worden ist, nimmt die
Spannung der Impulsleitung P gegen Erde auf etwa 185 V zu. Während dieser Zunahme
wird .die Zündspannung der Neondiode 5 überschritten und- fällt die Spannung der
Impulsleitung P plötzlich auf die Brennspannung der Neondiode 5 ab, wonach die Spannung
infolge der Rufladung des Kondensators 7 wieder exponentiell zunimmt. Dieser auf
der Impulsleitung P auftretende Impuls hat die Auswirkung eines Zählimpulses, so
daß - die in diesem Zeitpunkt leitende Neondiode D erlischt und die Neondiode im
nächsten Kreis zündet. Sobald diese Neondiode gezündet hat, ergibt sich ein Impuls
mit negativem Richtungssinn -an der Impulsleitung P, wie vorstehend bereits beschrieben
wurde, und dieser Impuls löscht die Neondiode 5. Die Spannung der Impulsleitung
P nimmt dann infolge der Rufladung des Kondensators 4 exponentiell zu, wobei die
Zündspannung der Neondiode 5 erneut überschritten - wird. Auf diese Weise werden
durch das abwechselnde Zünden und Löschen der Neondiode 5 Zählimpulse erzeugt, .die
die Zählschaltung stets in die nächste Lage versetzen.
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Die exponentielle Zunahme der Spannung der Impulsleitung P nach der
anfänglichen Spannungsabnahme infolge .des Zündens, der Neondiode -5 wird durch
die Zeitkonstante der Parallelschaltung des Widerstandes 6 und des Kondensators
7 bestimmt, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, die Zeitkonstante in dem
Zeitpunkt zunehmen .zu- lassen, in dem die Spannung der Impulsleitüng.P- die Zündspännung
der Neondiode 13 im .nächsten Reihenkreis überschreitet.. .._..- _-..... . __ °
. -_- . . .
In der Schaltung gemäß F i g. 2 ist dies dadurch erzielt,
daß ein zweiter Kondensator 8 über eine Gleichrichterdiode 9, an die vom Verbindungspunkt
eines Widerstandes 10 und eines Widerstandes 11, die zwischen der Plusklemme der
Spannungsquelle und Erde in Reihe geschaltet sind, eine Vorspannung gelegt wird,
parallel zum Kondensator 7 geschaltet wird. Sobald die Spannung über dem Kondensator
7 die Vorspannung überschreitet, wird die Gleichrichterdiode 9 leitend und nimmt
die Spannung über der Parallelschaltung der Kondensatoren 7 und 8 und des Widerstandes
6 zu, jetzt aber mit einer größeren Zeitkonstante und mithin langsamer. Diese Maßnahme
ist mit Rücksicht auf die Zündverzögerung der Neondioden getroffen. Es ist nämlich
möglich, daß die Spannung der Impulsleitung P zwischen dem Zeitpunkt, in dem die
Zündspannung der gewünschten Neondiode überschritten wird, und dem Zeitpunkt, in
dem diese Neondiode zündet, so weit zunimmt, daß inzwischen bei den anderen Neondioden
die Zündspannung auch überschritten wird, wodurch auch sie zünden könnten. Um dies
zu verhüten, wird die Zeitkonstante der exponentiellen Spannungszunahme der Impulsleitung
P in dem Zeitpunkt gesteigert, in dem bei der gewünschten Neondiode die Zündspannung
überschritten wird, wodurch die Spannung zeitweilig auf diesem Wert gehalten wird.
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Die Zählschaltung läßt sich dadurch ausschalten, daß das Lichtsignal
S des lichtempfindlichen Widerstandes 2 beseitigt wird. Um zu verhüten, daß die
zum Ausschaltzeitpunkt gezündete Neondiode D erlischt, wird die Speisung dieser
Neondiode vom Verbindungspunkt zweier Widerstände 12 und 13 her, die zwischen der
Plusklemme der Spannungsquelle und Erde in Reihe geschaltet sind, aufrechterhalten,
wobei der Speisekreis weiter einen Widerstand 14, eine Gleichrichterdiode 15, die
Impulsleitung P und einen Widerstand R enthält. Die Impulsleitung P hat dabei eine
derartige Spannung, daß die Neondiode 5 nicht zünden kann, so daß die Zählschaltung
in der zuletzt eingenommenen Lage stillsteht. Die Zählschaltung läßt sich dadurch
wieder in Gang setzen, daß dem lichtempfindlichen Widerstand 2 wieder ein Lichtsignal
S zugeführt wird.