DE905519C

DE905519C - Switching tubes for optional production and separation of an electrical contact connection

Info

Publication number: DE905519C
Application number: DES26271A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Habil Hermann Hinderer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1951-12-10
Filing date: 1951-12-11
Publication date: 1954-03-04

Description

l. S. 175)l. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. MÄRZ 1954ISSUED MARCH 4, 1954

S 26271 VIII c J 2i gS 26271 VIII c J 2i g

KontaktverbindungContact connection

Die Erfindung betrifft eine Schaltröhre zur Herstellung und Trennung einer elektrischen Kontaktverbindung. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für elektronische Fernsprechrelaisstrecken. Dabei besteht die Aufgabe, zwischen zwei Leitungen, die an sich in der Regel elektrisch einander gleichwertig sind, eine Verbindung herzustellen, die einem mechanischen Kontakt möglichst nahe kommt. Im Zustand der elektrischen Trennung soll ein möglichst hoher Widerstand zwischen den beiden Leitern bestehen. Außerdem besteht noch die Aufgabe, daß Wechselstrom von dem einen Leiter zum anderen in gleicher Weise übertragen werden kann, wie umgekehrt. Bei Fernsprechsystemen bedeutet dies eine Gleichwertigkeit in beiden Richtungen, d. h. vom einen zum anderen Teilnehmer soll die Nachrichtenübermittlung in gleicher Weise stattfinden wie umgekehrt.The invention relates to an interrupter for manufacture and separation of an electrical contact connection. The invention is of particular importance for electronic telephone relay lines. The task here is to connect two lines, which are usually electrically equivalent to each other to establish a connection, that comes as close as possible to mechanical contact. In the state of electrical separation should there is as high a resistance as possible between the two conductors. Also still exists the task of transmitting alternating current from one conductor to the other in the same way can be how vice versa. In telephone systems, this means equivalence in both directions, d. H. from one participant to the other the message transmission should be in take place in the same way as vice versa.

Die Erfindung besteht darin, daß in einem Elektronenentladungssystem ein oder mehr, vorzugsweise paarweise und/oder untereinander elektrisch gleichwertige Arbeitselektrodenpaare derart angeordnet und mittels derartiger Schaltmittel an die Betriebsspannungen angeschlossen sind, daß durch wechselseitige Stromverteilungssteuerung Stromänderungen des einen Entladungssystems entsprechende Änderungen im anderen Entladungssystem des gleichen Paares bewirken. The invention consists in that in an electron discharge system one or more, preferably in pairs and / or electrically equivalent working electrode pairs in this way are arranged and connected to the operating voltages by means of such switching means that by mutual current distribution control, current changes of the one discharge system cause corresponding changes in the other discharge system of the same pair.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung und weitere Einzelheiten derselben näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer Darstellung.The invention and further details thereof are to be explained in more detail with reference to the drawing will. The figures show exemplary embodiments in their essential parts for the invention in simplified schematic representation.

Bei der in Fig. ι dargestellten Anordnung sind an die Anschlußklemmen ι und 2 Fernsprechleitungen angeschlossen, die miteinander zu ver-In the arrangement shown in Fig. Ι are to the terminals ι and 2 telephone lines connected to each other

binden bzw. voneinander zu trennen sind. Die einzelnen Stromkreise sind für die erste Leitung durch die Wechselspannungsquelle 3 mit dem inneren Widerstand 4 versinnbildlicht, während dementsprechend die zweite Fernsprechleitung einen entsprechenden Wechselstromgenerator 5 mit dem inneren Widerstand6 aufweist. Zwischen den Punkten ι und 2 soll nach Art eines Relais eine Verbindung hergestellt werden können, die willkürlich einen sehr großen, d. h. für den Anwendungsfall praktisch unendlichen (oder im anderen Fall einen sehr kleinen, d. h. praktisch verschwindend geringen) differentiellen Widerstand 'hat. Die Anordnung soll nach beiden Seiten hin in gleicher Weise t$ wirksam sein, d. h. daß in einem Fall der Wechselstromerzeuger 3 der Sender ist, während an der Anschlußklemme 2 der Empfänger liegt, und im andern Fall der Wechselstromerzeuger 5 als Sender wirksam ist und der an der Klemme 1 anao geschlossene Verbraucher den Empfänger darstellt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Lösung dieser Aufgabe Röhren zu verwenden, die mit Sekundäremissionskathoden arbeiten. Die Sekundäremissionselektroden, die mit den Anschlußleitungen in Verbindung stehen, werden von einem Elektronenbündel getroffen. Je nach dem augenblicklichen Potential der Elektroden arbeiten diese abwechselnd als Anode oder als Sekundärkathode. Eine solche Anordnung mit Sekundäremissionskathoden besitzt eine Reihe von Nachteilen, von denen z. B. die unvermeidbare gegenseitige Kapazität unerwünscht ist. Diese hat bei Verwendung in Fernsprechsystemen ein Nebensprechen zur Folge. Außerdem bewirken Sekundäremissionskathoden ein erhöhtes Rauschen. Weiterhin ist der relativ hohe Spannungsbedarf für die auslösenden Elektronen von Nachteil. Schließlich bestehen noch Schwierigkeiten, Sekundärkathoden in Gegenwart von Glühkathoden zu betreiben, was nur mit größerem Aufwand einwandfrei erreicht werden kann.bind or are to be separated from each other. The individual circuits are symbolized for the first line through the AC voltage source 3 with the internal resistance 4, while the second telephone line accordingly has a corresponding alternating current generator 5 with the internal resistance 6. A connection should be able to be established between points ι and 2 in the manner of a relay, which arbitrarily has a very large, ie for the application practically infinite (or in the other case a very small, ie practically negligible) differential resistance. The arrangement is intended to both sides in the same way t $ be effective, that is, in a case of the alternator 3, the transmitter, while at the terminal 2 is the receiver, and in the other case the alternator 5 is effective as a transmitter and at the terminal 1 anao closed consumer represents the recipient. It has already been proposed to use tubes which operate with secondary emission cathodes to solve this problem. The secondary emission electrodes, which are connected to the connection lines, are hit by a beam of electrons. Depending on the current potential of the electrodes, they work alternately as an anode or as a secondary cathode. Such an arrangement with secondary emission cathodes has a number of disadvantages. B. the inevitable mutual capacitance is undesirable. This results in crosstalk when used in telephone systems. Secondary emission cathodes also cause increased noise. Furthermore, the relatively high voltage requirement for the triggering electrons is a disadvantage. Finally, there are still difficulties in operating secondary cathodes in the presence of hot cathodes, which can only be achieved properly with greater effort.

Demgegenüber arbeitet die Erfindung mit wesentlich einfacheren Mitteln unter Ausnutzung einer Stromverteilung, ohne daß Sekundäremissionseffekte ausgenutzt zu werden brauchen. Die beiden Anoden 7 und 8 stehen mit den an die Anschlüsse 1 und 2 angelegten Leitungswegen in Verbindung. Die an diesen beiden Kathoden liegenden Potentiale sind im ausgeschalteten Zustand", der Schaltstrecke voneinander unabhängig und werden erst im eingeschalteten Zustand miteinander in Beziehung gebracht. Es kommt bei der Erfindung darauf an, die Potentiale der Elektroden 7 und 8 so zu beeinflussen, daß, wenn die Spannung an der Anode 7 gegen einen Ruhewert positiv wird, die Spannung an der Anode 8 um so viel vergrößert wird, daß wieder Gleichheit wird.In contrast, the invention works with much simpler means using a Power distribution without secondary emission effects needing to be exploited. The two Anodes 7 and 8 are connected to the conduction paths applied to connections 1 and 2. The potentials on these two cathodes are in the switched-off state ", the switching path independent of each other and are only activated when the State related to each other. It depends on the invention, the To influence the potentials of the electrodes 7 and 8 so that when the voltage at the anode 7 against a rest value becomes positive, the voltage at the anode 8 is increased by so much that again Equality will.

Erfindungsgemäß wird in dem Entladungsgefäß 9 mittels der Kathode 10 und gegebenenfalls weiterer, der Einfachheit der Darstellung halber nicht näher gezeigter Hilf selektroden eine konstante Elektronenströmung erfolgen. In an sich bekannter Weise wird diese mittels weiterer Elektroden oder, anderer Steuereinrichtungen durch Impulse relaisartig ein- und ausgeschaltet. Um die Darstellung zu vereinfachen, ist hier ein Schalter 11 veranschaulicht, durch den die Kathode ein- und ausgeschaltet wird, so daß eine Elektronenströmung wahlweise zustande kommt oder unterbrochen wird. Weiterhin ist die Zeichnung noch dahingehend vereinfacht, daß keinerlei Mittel zur Herabsetzung der gegenseitigen Kapazität zwischen den Anoden 7 und 8 vorgesehen ist. Bei diesem Prinzipschaltbild ist die Darstellung so weit vereinfacht, daß alles weggelassen wurde, was nicht zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung notwendig ist.According to the invention, in the discharge vessel 9 by means of the cathode 10 and possibly others for the sake of simplicity of illustration auxiliary electrodes not shown in detail a constant flow of electrons take place. In itself known This is done by means of additional electrodes or other control devices Pulses switched on and off like a relay. To simplify the illustration, there is a switch 11 here illustrates by which the cathode is switched on and off, so that an electron flow either comes about or is interrupted. Furthermore, the drawing is simplified to the effect that that no means for reducing the mutual capacitance between the anodes 7 and 8 is provided. In this basic circuit diagram, the representation is simplified so that everything has been omitted, which is not necessary for a direct understanding of the invention.

Die konstante Elektronenströmung trifft auf die gleichartigen, nahe benachbarten Anoden 7 und 8 auf. Die beiden Anoden sind über Widerstände 12 und 13 mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 14 verbunden. Wenn nun Gleichgewicht herrscht, so geht die Elektronenströmung von der Kathode 10 zu gleichen Teilen zu den Anoden 7 und 8, so daß in den gleich großen Widerständen 12 und 13 auch gleich große Ströme fließen. Die Anoden 7 und 8 haben dann das gleiche Potential. Wenn, nun unter dem Einfluß der am Anschluß 1 liegenden Wechselspannungsquelle 3 die Spannung an der Anode 7 gerade erhöht wird, so nimmt diese Elektrode einen in Abhängigkeit, von der Feldkonfiguration stärkeren Elektronenstrom auf.The constant flow of electrons hits the similar, closely adjacent anodes 7 and 8. The two anodes are connected to the positive pole of a voltage source 14 via resistors 12 and 13. When there is equilibrium, the electron flow from the cathode 10 goes in equal parts to the anodes 7 and 8, so that currents of the same size also flow in the resistors 12 and 13 of the same size. The anodes 7 and 8 then have the same potential. If the voltage at the anode 7 is now being increased under the influence of the alternating voltage source 3 connected to the terminal 1, this electrode absorbs a stronger electron current, depending on the field configuration.

Erfindungsgemäß ist nun das Elektronensystem so aufgebaut, daß eine wechselseitige Stromverteilungssteuerung wirksam wird. Dadurch nimmt in diesem Augenblick der Anodenstrom zur Elektrode 8 um den gleichen Betrag ab, unter der obenerwähnten Voraussetzung einer konstanten Elektronenströmung. Dementsprechend schwankt das Potential an der Anode 8, und ein an dem Anschluß 2 angeschlossener Verbraucher reagiert so, als ob die Wechselspannungsquelle 3 unmittelbar an ihn angelegt wäre.According to the invention, the electron system is now so constructed that a mutual current distribution control takes effect. As a result, at this moment the anode current to the electrode 8 decreases by the same amount as that mentioned above Requirement for a constant flow of electrons. It fluctuates accordingly Potential at the anode 8, and a consumer connected to connection 2 reacts in this way, as if the AC voltage source 3 were directly applied to him.

Diese Anordnung bedingt naturgemäß Mittel zur Aufrechterhaltung einer konstanten Elektronenströmung. Zu diesem Zweck können der Kathode benachbarte Gitter oder andere geeignete Elektroden vorgesehen sein, die dies bewirken. Weiterhin kommt es darauf an, die Anoden 7 und 8 so anzuordnen, daß sie beide als elektrisch gleichwertig zu betrachten sind. Wenn diese nicht gleichwertig sind, kann in gewissen Grenzen ein Ausgleich durch unterschiedliche Bemessung der Widerstände 12 und 13 bewirkt werden. Es ist aber auch möglich, zusammen mit dieser Maßnahme oder bei gleicher Bemessung der Widerstände 12 und 13 diese an unterschiedliche Potentiale zu legen. Unter Umständen ist es auf diese Weise möglich, die Elektroden 7 und 8, nicht wie dargestellt, in der Elektronenentladungsbahn einander parallel nebeneinander zu setzen, sondern, sie in Entladungsrichtung hintereinander anzuordnen. Dadurch ergibt sich beispielsweise eine Anordnung nach Art einer Schirmgitterröhre, wobei die Anode 7 die eigentliche Anode und die Anode 8 ein Schirmgitter darstellt.This arrangement naturally requires means for maintaining a constant flow of electrons. For this purpose, grids or other suitable electrodes can be used adjacent to the cathode be provided that cause this. It also depends on the anodes 7 and 8 so to arrange that they are both to be regarded as electrically equivalent. If these are not equivalent can, within certain limits, be compensated by differently dimensioning the resistances 12 and 13 are effected. It is also possible together with this measure or with the same dimensioning of the resistors 12 and 13 these to put on different potentials. Under certain circumstances it is possible to use the electrodes in this way 7 and 8, not as shown, are parallel to one another in the electron discharge path to set, but to arrange them one behind the other in the direction of discharge. This results in for example an arrangement in the manner of a screen grid tube, the anode 7 being the actual Anode and the anode 8 represents a screen grid.

Es kann zweckmäßig sein, um die Stromverteilungssteuerung einwandfrei durchführen zuIt may be useful to control the power distribution perform properly too

können, die Anoden in mehrere Teilanoden zu unterteilen. Hierfür ist in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Die von der Kathode 15 ausgehende Elektronenströmung gelangt zu dem Anodenpaar, wobei die Teilanoden 16, 17 und 18 zusammengehören, während die andere Anode in die drei Teilanoden 19, 20 und 21 aufgeteilt ist. Entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Anordnung sind wiederum zwei Anodenwiderstände 22 und 23 vorgesehen; die Steuerung erfolgt hier auf andere Weise, und zwar mittels einer Spule 24, die die Elektronenströmung elektromagnetisch beeinflußt. Die Schaltröhre nach der Erfindung kann außerdem noch weitere Anoden besitzen, die aber dann an ein zweites Leitungspaar angeschlossen sind. Gegebenenfalls kann eine Vielzahl von solchen Leitungspaaren anschließbar sein, wenn genügend Anoden untergebracht werden können.can divide the anodes into several sub-anodes. An exemplary embodiment for this is shown in FIG shown. The electron flow emanating from the cathode 15 reaches the Pair of anodes, the partial anodes 16, 17 and 18 belong together, while the other anode is divided into the three sub-anodes 19, 20 and 21. According to the arrangement shown in FIG. 1, there are again two anode resistors 22 and 23 intended; the control takes place here in a different way, namely by means of a coil 24, which the Electron flow influenced electromagnetically. The interrupter according to the invention can also still have other anodes, which are then connected to a second pair of lines. If necessary, a large number of such pairs of lines can be connected, if sufficient Anodes can be accommodated.

Die Wirksamkeit der Anordnung ist abhängig vom Umgriff der Anoden aufeinander. In vielen Fällen kann eine unerwünschte gegenseitige kapazitive Kopplung der Leitungsteile im getrennten Zustand verursacht werden.
Eine solche Kopplung läßt sich durch Abschirmung der Anoden voneinander vermeiden. Hierfür ist in Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem außerdem noch andere Maßnahmen angewendet sind, um die StTomverteilungssteuerung wirksam zu unterstützen. Die Anoden 25 und 26 sind durch ein Abschirmungssystem 27 sorgfältig gegeneinander abgeschirmt. Die Steuerung des von Kathode 28 ausgehenden Elektronenbündels erfolgt durch zwei Ablenkplattenpaare. Die einzelnen Elektroden der Ablenkvorrichtung sind mit 29 und 30 sowie 31 und 32 bezeichnet. Beide Paare wirken nacheinander auf den Strahlengang, und bei den Paaren werden die jeweiligen Anodenpotentiale auf ein festes positives Potential bezogen. Die Leitungsteile können auf diese Weise vollständig abgeschirmt werden. Die an sich vorhandenen übrigen Elektroden, die zur Erzeugung des notwendigen Elektronenstrahlbündels u. dgl. dienen, sind der Einfachheit der Darstellung halber nicht angegeben, dagegen ist eine Elektrode 33 vorgesehen, die der relaisartigen Ausschaltung des Strahles dient. Dies wird durch den Schalter 34 versinnbildlicht, der eine höhere oder niedrigere negative Gittervorspannung an die Elektrode 33 anzulegen gestattet.
Während bei den in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen die Steuerung der Elektronenströmung auf elektrostatischem Wege erfolgt, ist es auch möglich, mit magnetischen Ablenkelementen zu arbeiten. Eine magnetisch gesteuerte Stromverteilung läßt sich unter Umständen noch einfacher als eine elektrostatische bewirken. Auch die Ein- und Ausschaltung des Elektronenstrahles kann durch Verwendung geringer Mengen ferromagnetischen Materials hoher Remanenz durch Stromstöße mittels der Steuerspulen bewirkt werden.The effectiveness of the arrangement depends on how the anodes are wrapped around one another. In many cases, an undesired mutual capacitive coupling of the line parts can be caused in the separated state.
Such a coupling can be avoided by shielding the anodes from one another. For this purpose, an exemplary embodiment is illustrated in FIG. 3, in which other measures are also applied in order to effectively support the current distribution control. The anodes 25 and 26 are carefully shielded from one another by a shielding system 27. The electron beam emanating from cathode 28 is controlled by two pairs of deflector plates. The individual electrodes of the deflection device are denoted by 29 and 30 as well as 31 and 32. Both pairs act one after the other on the beam path, and with the pairs the respective anode potentials are related to a fixed positive potential. The line parts can be completely shielded in this way. The remaining electrodes, which are actually present and which are used to generate the necessary electron beam and the like, are not indicated for the sake of simplicity of the illustration, but an electrode 33 is provided which is used to switch off the beam in the manner of a relay. This is symbolized by the switch 34, which allows a higher or lower negative grid bias to be applied to the electrode 33.
While the electron flow is controlled electrostatically in the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 3, it is also possible to work with magnetic deflection elements. A magnetically controlled current distribution can sometimes be effected even more easily than an electrostatic one. The switching on and off of the electron beam can also be effected by using small amounts of ferromagnetic material with high remanence through current surges by means of the control coils.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem die Steuerströme, die von den an die Anschlußklemmen 35 und 36 angelegten Leitungsabschnitten herrühren, die Steuerspulen 37 und 38 durchfließen. Da es in vielen Fällen zu umständlich ist, die Felder der Steuerspulen hinreichend gegeneinander abzuschirmen und getrennte Röhren für beide Übertragungswege einen zu hohen Aufwand bedeuten würden, ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß die gegenseitige Induktion der Steuerspulen durch einen geeigneten Transformator, gegebenenfalls durch ein genau gleiches, entgegengesetzt geschaltetes Spulenpaar 39, 40, kompensiert wird. Der Wicklungssinn der Steuerspulen 31 und 38 ist sc'hematisch durch die Pfeile 41 und 42 versinnbildlicht. Die Spannung, die in den Spulen 39 und 40 induziert wird, soll entgegengesetzt gleich der Spannung sein, die von der Spule 37 in der Spule 38 erzeugt wird. Dementsprechend ist der Wicklungssinn der Spulen 39 und 40 durch die Pfeile 43 und 44 versinnbildlicht. Wenn sich zum Zweck der Ein- und Ausschaltung in der Röhre oder sonst im Steuerspulenfeld ferromagnetische Teile hoher Remanenz zur Ein- und Ausschaltung befinden, so sind entsprechende Teile wegen der veränderlichen Permeabilität im Kompensationstransformator 39, 40 vorgesehen.In Fig. 4, an embodiment is illustrated in which the control currents from the to Terminals 35 and 36 originate from line sections applied to the control coils 37 and 38 flow through. Since it is too cumbersome in many cases, the fields of the control coils against each other sufficiently shielding and separate tubes for both transmission paths would be too expensive would mean, according to the illustrated embodiment of the invention, the arrangement is as follows taken that the mutual induction of the control coils by a suitable transformer, if necessary compensated by an exactly identical, oppositely connected coil pair 39, 40 will. The direction of winding of the control coils 31 and 38 is schematically symbolized by the arrows 41 and 42. The voltage that is induced in the coils 39 and 40 should be oppositely equal be the voltage generated by coil 37 in coil 38. Accordingly, the The direction of winding of the coils 39 and 40 is symbolized by the arrows 43 and 44. When to the purpose the switching on and off in the tube or otherwise in the control coil field ferromagnetic parts higher Remanence for switching on and off are located, the corresponding parts are changeable because of the Permeability in the compensation transformer 39, 40 is provided.

In den Fig. 5 und 6 sind weitere Ausführungsbeispiele für eine elektromagnetische Steuerung veranschaulicht. An Stelle der Anodenwiderstände können Drosseln vorgesehen sein oder, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, jeweils die eine Windung von Differentiaiübertragern 45, 46 und 47, 48. Die Kompensation der Felder der Steuerspulen ist in ähnlicher Weise wie bei Fig. 4 so ausgebildet, daß sich die direkt induzierten Spannungen gegenseitig aufheben. Mit 49, 50 sowie 51, 52 sind Leitungsnachbildungen bezeichnet. Mit derartigen Quersteuerröhren lassen sich auch Zweidrahtverstärker aufbauen.5 and 6 are further exemplary embodiments for an electromagnetic control illustrated. Instead of the anode resistors, chokes can be provided or, as in FIG 5 and 6 each show the one turn of differential transformers 45, 46 and 47, 48. The Compensation of the fields of the control coils is designed in a manner similar to that in FIG the directly induced voltages cancel each other out. With 49, 50 and 51, 52 line replicas are referred to. With such a transverse control tubes two-wire amplifiers can also be set up.

Claims

Patent claims:

ι. Interrupter for optional manufacture and Separation of an electrical contact connection between one or more electrically equivalent Electrode pairs, characterized in that in an electron discharge system one or more, preferably electrically equivalent, working electrode pairs arranged in this way and are connected to the operating voltages by means of such switching means that by mutual current distribution control, current changes of the one discharge system cause corresponding changes in the other discharge system of the same pair.

2. Interrupter according to claim 1, characterized in that that means are provided for additionally or exclusively a power distribution control to effect.

3. Interrupter according to claim 1 or 2, characterized in that the working electrode iss pairs are nested inside each other.

4 · switching tube according to claim 1 to 3, characterized characterized in that means for mutual shielding of the working electrodes are provided.

5. Interrupter according to claim 1 to 4, characterized by electrostatic power distribution control.

6. Interrupter according to claim 1 to 5, characterized by an electromagnetic control.

7. Interrupter according to claim 6, characterized by the use of ferromagnetic Materials, especially those with high remanence.

1 sheet of drawings