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Elektronischer Zähler mit einer Mehrkathoden-Zählröhre Zusatz zum
Patent: 1158 567 Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen der im Hauptpatent
1158 567 beschriebenen Schaltungsanordnung, die einen elektronischen Zähler mit
einer Mehrkathoden-Zählröhre betrifft.
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Die Mehrkathoden-Zählröhre dieses im Hauptpatent beschriebenen Zählers
arbeitet als Anzeigeröhre und ist mit kalten Kathoden ausgerüstet. Außerdem enthält
der im Hauptpatent beschriebene elektronische Zähler noch eine Mehrzahl von Kaltkathodenauslöseröhren,
von denen je eine mit je einer Kathode der Anzeigeröhre derart verbunden ist, daß
die Anzeigeröhrenkathode, die mit einer stromdurchlässigen Auslöseröhre in Verbindung
steht, glimmt, wobei bei Empfang eines Eingangsimpulses die jeweils stromdurchlässige
Auslöseröhre gelöscht und die nächstfolgende Auslöseröhre gezündet wird.
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Die im Hauptpatent beschriebene Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine Anzeigeröhre mit längerer Entionisierungszeit als die Auslöseröhren benutzt
wird und jede Kathode der Anzeigeröhre mit der Auslöseelektrode der der nächsten
Kathode der Anzeigeröhre zugeordneten Auslöseröhre derart gekoppelt ist, daß Spannungsschwankungen,
welche an der Anode der Anzeigeröhre nach Erlöschen der Entladung zwischen ihrer
Anode und einer ihrer Kathoden auftreten, infolge des zu dieser letzteren Kathode
noch fließenden Entionisierungsstromes zur Auslöseelektrode der nächstfolgenden
Auslöseröhre übertragen werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen
Zähler nach dem Hauptpatent anzugeben, der gegen Schwankungen der Kennlinien der
Auslöseröhren weniger empfindlich ist als @lie im Hauptpatent beschriebene Schaltungsanordhung.
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! Die Erfindung geht aus von einem elektronischen Zähler mit allen
Merkmalen des Hauptanspruches des Hauptpatentes und ist gekennzeichnet durch Mitfel
zur Begrenzung der in negativer Richtung verlaufenden Potentialschwankungen an den
Auslöseelektroden der Auslöseröhren.
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Vorzugsweise sollen diese Mittel einseitig stromdurchlässige Vorrichtungen
enthalten und beispielsweise aus je einer Halbleiterdiode bestehen. Vorzugsweise
soll außerdem die. Anode jeder Auslöseröhre über einen Widerstand an einen Punkt
positiven Potentials angeschlossen sein.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung
beschrieben.
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F i g. 1 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, und
F i g. 2 ist eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs verschiedener Spannungen,
welche sich auf die Schaltungsanordnung nach F i g .1 bezieht.
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Der in F i g. 1 dargestellte Ringzähler enthält eine als Anzeigeröhre
arbeitende Mehrkathoden-Zählröhre 1, welche mit ihrer Anode 7 über einen Widerstand
8 an eine Quelle V3 positiven Potentials angeschlossen ist. Die Anzeigeröhre 1 besitzt
zehn Kathoden, die mit den Ziffern 0 bis 9 bezeichnet werden. In F i g. 1 sind lediglich
die Kathoden mit den Bezugszeichen 0, 1, 8 und 9 dargestellt.
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Jede der Kathoden der Anzeigeröhre ist unmittelbar mit der Anode der
zugehörigen Auslöseröhre verbunden. In F i g. 1 sind lediglich die Auslöseröhren
2, 3, 4. und 5 veranschaulicht, welche an die Kathoden 0, 1, 8 und 9 der Anzeigeröhre
angeschlossen sind.
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Die Kathoden 1 bis 9 der Anzeigeröhre sind ziffernförmig ausgebildet,
und die zugehörigen Auslöseröhren 3 bis 5 haben einen gemeinsamen Kathodenwiderstand
20, der seinerseits an die negative Klemme VO der bereits obenerwähnten Spannungsquelle
angeschlossen ist. Die mit der Kathode 0 verbundene Auslöseröhre 2 besitzt einen
eigenen Kathodenwiderstand 21.
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Die Größe der Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen V. und V, ist
so gewählt, daß eine Glimmentladung zwischen der Anode und einer Kathode der
Anzeigeröhre
und zwischen der Anode und der Kathode der zugehöirgen Auslöseröhre aufrechterhalten
wird. Der Spannungsabfall am Widerstand 8, d. h. die Spannungsdifferenz zwischen
den Klemmen V3 und V3 regelt den Entladestrom auf einen solchen Wert ein, daß die
Kathode der Anzeigeröhre, zu welcher Entladungstrom fließt, durch die Glimmentladung
vollständig bedeckt wird. Die Größe der Widerstände 20 und 21 ist so gewählt, daß
die Spannungsabfälle an diesen Widerständen klein im Vergleich zu dem Spannungsabfall
an dem Widerstand 8 sind.
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Die Anode jeder Auslöseröhre ist kapazitiv mit der Auslöseelektrode
der nächstfolgenden Auslöseröhre in dem ganzen Ringzähler gekoppelt. Es liegt somit
ein Kondensator 14 zwischen der Anode der Auslöseröhre 2 und der -Auslöseelektrode
der Auslöseröhre 3; ein Kondensator 16 zwischen der Auslöseelektrode der Auslöseröhre
4 und der Anode der vorhergehenden Auslöseröhre; ein Kondensator 18 zwischen der
Anode der Auslöseröhre 4 und der Auslöseelektrode der Auslöseröhre 5 und schließlich
ein Kondensator 12 zwischen der Anode der Auslöseröhre 5 und der Auslöseelektrode
der Auslöseröhre 2. Ferner ist jede Auslöseelektrode über einen eigenen Widerstand
mit einer Vorspannungsquelle V2 verbunden. Es sind somit die Widerstände 13, 15,
17 und 19 mit den Auslöseelektroden der Auslöseröhren 2, 3, 4 und 5 verbunden. Die
Größe der Spannung V2 ist so gewählt, daß das Potential zwischen der Auslöseelektrode
und der Kathode jeder Auslöseröhre normalerweise unter dem Zündwert der betreffenden
Auslöseröhre liegt. Zu jedem der erwähnten Widerstände liegt eine Diode D2, D3 und
D4, die jeweils ihrerseits mit dem betreffenden Widerstand 15, 17 und 19 in Reihe
geschaltet ist, parallel. Zum Widerstand 13 der Auslöseröhre 2 ist die Reihenschaltung
einer Diode D1 und eines Widerstandes 38 parallel geschaltet.
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Wenn an die Klemme V3 die betreffende positive Betriebsspannung angeschlossen
wird, zündet die Entladungsstrecke zwischen der Anode 7 und einer der Kathoden der
Anzeigeröhre und ferner die Anoden-Kathoden-Strecke der zugehörigen Auslöseröhre.
Der entsprechende Potentialabfall an der Anode 7 bewirkt, daß in der Anzeigeröhre
nur Strom zu einer Kathode fließt. Die Glimmentladung kann dann mittels eines der
Klemme 26 zugeführten Impulses von der jeweils-, glimmenden Kathode der Anzeigeröhre
auf die nächstfolgende Kathode übergeleitet werden.
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Die Anode jeder Äuslöseröhre ist über einen Widerstand 28, 29, 30
und 31 an die Verbindungsleitung zwischen zwei Widerständen 36 und 37 angeschlossen,
welche einen Spannungsteiler zwischen den Klemmen V3 und V, bilden. Es liegt also
der Widerstand 28 zwischen der Anode der Auslöseröhre 2 und der erwähnten Verbindungsleitung,
während der Widerstand 29 die Anode der Auslöseröhre 3, der Widerstand 30 die Anode
der Auslöseröhre 4 und der Widerstand 31 die Anode der Auslöseröhre 5 mit der erwähnten
Verbindungsleitung verbindet. Die Größen der Widerstände 36 und 37 sind so gewählt,
daß ihre Verbindungsleitung sich auf einem positiven Potential V9 von etwa 300 Volt
befindet. Die Größen der Widerstände 28 bis 31 sind sehr viel höher als die Größen
der Widerstände 13, 15, 17 und 19.
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Das Gitter einer Glühkathoden-Dreipolröhre 6 ist mit einer Klemme
26 verbunden, und die Anode dieser Dreipolröhre ist über einen Widerstand 9 an die
Anode 7 der Anzeigeröhre 1 angeschlossen. Die Kathode der Dreipolröhre 6 ist an
eine Vorspannung V1 angeschlossen, deren Größe so gewählt ist, daß die Röhre 6 keinen
Strom führt, wenn die Klemme 26 sich auf dem Potential V, befindet. Wenn jedoch
das Potential an der Klemme 26 auf den Wert V7 angehoben wird, wie es durch
den Spannungsverlauf (a) in F i g. 2 angedeutet ist, so wird die Röhre 6 stromdurchlässig.
Wenn der Eingangsimpuls eine Dauer von t1 bis t2 besitzt, so ändert sich das Potential
an der Anode 7 der Anzeigeröhre entsprechend dem Spannungsverlauf (b) in F ig. 2.
Man sieht aus dieser Spannungskurve (b), daß das Anodenpotential zunächst infolge
des zusätzlichen über die Widerstände 8 und 9 und die Anoden-Kathoden-Strecke der
Röhre 6 fließenden Stromes auf einen Wert V4 abfällt, der genügend tief unter das
normale Anodenpotential V3 abfällt; um sicherzustellen, daß die Potentialdifferenz
an den oben erwähnten beiden in Reihe geschalteten Entladungsstrecken nunmehr zu
niedrig ist, um die Entladung über diese beiden Entladungsstrecken weiter aufrechtzuerhalten.
Die Differenz zwischen den Potentialen V3 und V4 übersteigt den normalen Spannungsabfall
an dem Widerstand 20 (oder 21), und die Dauer zwischen t1 und t2 ist länger als
die Entionisierungszeit der Auslöseröhren, jedoch kürzer als die Entionisierungszeit
der Anzeigeröhre.
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Wenn man annimmt, daß die Auslöseröhre 2 anfänglich stromdurchlässig
sein möge, so wird der Kondensator 14, dessen obere Belegung sich auf einem Potential
V, von etwa 180 Volt und dessen untere Belegung sich praktisch auf dem Potential
V2 befindet, aufgeladen. Wenn das Potential der Anode der Anzeigeröhre abfällt,
entlädt sich der Kondensator 14 schnell über die Anoden-Kathoden-Strecke der Auslöseröhre
2, den Widerstand 21 und die Diode D2. Als Folge der schnellen Entladung des Kondensators
14 fällt das Potential an der Anode der Auslöseröhre 2 schnell ab, und wenn dabei
die Brennspannung der Röhre 2 unterschritten wird, so erlischt diese Röhre. Während
der Entladung des Kondensators 14 wird das Potential an der Auslöseelektrode der
Auslöseröhre 3 praktisch auf dem Wert V2 gehalten, wie aus der Kurve (d) in F i
g. 2 hervorgeht. Wenn die Auslöseröhre 2 erlischt, beginnt eine neue Aufladung des
Kondensators 14 über den Widerstand 28, wobei jedoch die Zeitkonstante dieser Auflädung,
d. h. das Produkt des Widerstandes 28 und der Kapazität des Kondensators 14 so hoch
ist, daß kein nennenswerter Spannungsanstieg am Kondensator 14 bis zum Zeitpunkt
t2 zustande kommt.
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Im Zeitpunkt t2 erlischt die Röhre 6, so daß ihr Anodenpotential ansteigt,
und das Potential der Anode 7 steigt auf einen Wert zwischen V3 und V3, da zu dieser
Zeit keine Auslöseröhre stromdurchlässig ist. In diesem Zeitpunkt ist die Entladungsstrecke
zwischen der Anode 7 und der Kathode 0 der Anzeigeröhre noch ionisiert, und dementsprechend
fließt, da das Anodenpotential der Anzeigeröhre ansteigt, ein kleiner Strom zu der
Kathode 0 mit dem Ergebnis, daß das Potential dieser Kathode gleichzeitig mit dem
Potential der Anode 7 ansteigt. Dieser Potentialanstieg wird über den Kondensator
14 auf die Auslöseelektrode der Auslöseröhre 3 übertragen. Das Potential an der
unteren Belegung des Kondensators 14 und somit auch das Potential der Auslöseelektrode
der
Röhre 3 steigt auf den Wert V6 an, und die Entladungsstrecke zwischen der Auslöseelektrode
und der Kathode der Röhre 3 zündet mit dem Ergebnis, daß die Hauptentladungsstrecke
dieser Auslöseröhre und die Entladungsstrecke zwischen der Anode und der Kathode
1 der Anzeigeröhre ebenfalls zünden. Es bedeckt sich also die Kathode 1 der Anzeigeröhre
mit einer Glimmschicht, und das Potential der Anode 7 fällt wieder auf den Wert
V3 ab. Der Kondensator 14 lädt sich anfänglich über den Widerstand 15 und über die
noch ionisierte Entladungsstrecke zwischen der Anode 7 und der Kathode
0 auf. Die Zeitkonstante von 14 und 15 ist groß im Vergleich mit der Zeitkonstante
von 14 und Dz, jedoch klein im Vergleich zu der Zeitdauer von t1 bis t2, so daß
der Spannungsverlauf am Widerstand 15 den bei (d) in F i g. 2 dargestellten Verlauf
hat. Wenn der Entladungsweg zwischen der Anode 7 und der Kathode
0 entionisiert wird, lädt sich der Kondensator 14 weiterhin mit sehr viel
langsamerer Geschwindigkeit über den Widerstand 28 auf, bis die untere Belegung
dieses Kondensators sich praktisch auf dem Potential V2 und die obere Belegung sich
auf dem Potential V9 befindet.
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Man erkennt, daß im Zeitpunkt t1 die Anode jeder Auslöseröhre mit
Ausnahme der Anode der stromführenden Auslöseröhre 2 sich auf einem Potential V9
befindet, so daß jeder der Kopplungskondensatoren mit Ausnahme des Kondensators
14 auf die Spannungsdifferenz V9- V2 aufgeladen wird. Die Verminderung des Potentials
der Anode 7 übt praktisch keinen Einfluß auf das Potential der Anode einer der gesperrten
Auslöseröhren aus, und daher ändert sich auch die Ladung an keinem der Kopplungskondensatoren
mit Ausnahme des Kondensators 14; somit wird sich das Potential an keiner der Kathoden
1 bis 9 nennenswert ändern, so daß ein der Auslöseelektrode einer der Auslöseröhren
mit Ausnahme der Röhre 3 zugeführter Impuls zu klein ist, um die Entladungsstrecke
zwischen der Auslöseelektrode und der Kathode dieser Röhre zu zünden.
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Die beschriebenen Vorgänge führen zu der Einschaltung der Auslöseröhre
3 an Stelle der Auslöseröhre 2 und zum übergang der Glimmentladung von der Kathode
0 auf die Kathode 1 in der Anzeigeröhre. Ein weiterer Eingangsimpuls überführt die
Glimmentladung auf die Kathode 2 usw., bis schließlich die Glimmentladung auf die
Kathode 9 gelangt, von wo aus sie wieder zu der Kathode 0 zurückkehrt.