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mentes und eines Photoleiters dargestellt, wobei das elektroleuchtende Element auf optischem Wege mit demPhotoleiter gekoppelt ist. Diese in Fig. 3 durch einen Pfeil angedeutete Kopplung ist einseitig, d. h. es gibt keine optische Rückkopplung vom Photoleiter zum elektroleuchtenden Element. Die in Fig. 3 dar- gestellte Schaltung, die durch das inFig. 4 oder in Fig. 5 gezeichnete Symbol verkürzt wiedergegeben ! werden kann, ist bei- Speisung mittels einer Wechselspannungsquelle hinreichend hoher Spannung und
Frequenz bistabil und ist an sich bereits bekannt aus einem Artikel von T. B..
Tomlinson,"Principles of the lightamplifierand allied devices" (Journal British Institute of Radio Engineers, [1952], S. 141-154).
Im stabilen Zustand, hier als der aufleuchtende Zustand bezeichnet, wird die Reihenschaltung von Wech- selstrom durchflossen, so dass das elektroleuchtende Element aufleuchtet und den Photoleiter bestrahlt, so dass letzterer einen niedrigen Widerstand annimmt, der das Fliessen von Wechselstrom durch die Reihen- schaltung ermöglicht. Im ändern stabilen Zustand fliesst praktisch kein Wechselstrom durch die Reihen- schaltung, so dass das elektroleuchtende Element nicht aufleuchtet und somit den Photoleiter nicht be- strahlt, so dass letzterer einen hohen Widerstand annimmt, der das Fliessen von Wechselstrom durch die
Reihenschaltung praktisch verhütet.
Das bistabile Element kann dadurch vom nicht-aufleuchtenden in den aufleuchtenden Zustand gebracht werden, dass entweder ein kurzzeitiger Wechselspannungsimpuls an das elektroleuchtende Element gelegt wird, oder ein kurzzeitiger Lichtimpuls auf den Photoleiter geworfen wird. In ersterem Falle leuchtet das elektroleuchtende Element auf, so dass der Photoleiter seinen niedri- gen Widerstand annimmt und Wechselstrom durch die Reihenschaltung zu fliessen anfängt, der das elek- troleuchtende Element im aufleuchtenden Zustand hält. In letzterem Falle geschieht dasselbe, da der
Photowiderstand infolge seiner Bestrahlung von aussen her einen niedrigen Widerstand annimmt. Das bi- stabile Element kann durch kurzzeitige Unterbrechung seines Speisekreise vom aufleuchtenden in den nicht-aufleuchtenden Zustand gebracht werden.
Fig. 6 zeigt ein erstes Beispiel eines Schalters nach der Erfindung. In dieser Figur bezeichnet 1 einen
Photoleiter, 2 ein bistabiles Element der oben angegebenen Art und 3 ein elektroleuchtendes Element. Der
Speisekreis des bistabilen Elementes 2 enthält einen im Ruhezustand geschlossenen Schalter 7 und der
Speisekreis des elektroleuchtenden Elementes 3 enthält einen im Ruhezustand geöffneten Schalter 8. Der
Photoleiter 1 bildet den Kontakt des Schalters und ist mit den Klemmen 4 und 5 verbunden. Schliesslich bezeichnet 6 die gemeinsame Speiseklemme für das bistabile Element 2 und das elektroleuchtende Ele- ment 3.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist wie folgt. Angenommen sei, dass das bistabile Element 2 sich im nichtaufleuchtenden Zustand befindet. Der Photoleiter 1 wird dann nicht beleuchtet und hat somit einen hohen Widerstand, d. h. der Kontakt des Schalters ist geöffnet. Durch kurzzeitiges Schliessen des
Schalters 8 empfängt der Photoleiter vom bistabilen Element 2 einen Lichtimpuls, der dieses Element in den aufleuchtenden Zustand führt. Der Photoleiter l nimmt daher seinen niedrigen Widerstand an, d. h. der Kontakt des Schalters ist geschlossen. -Durch kurzzeitiges Öffnen des Schalters 7 wird das bistabile
Element wieder in den nicht-aufleuchtenden Zustand zurückgeführt und der Kontakt des Schalters wird somit wieder geöffnet.
Wie sich im nachstehenden ergeben wird, hat dieser Schalter den Nachteil, dass er zur Steuerung inKoinzidenz, wenigstens in grösseren Schaltmatrizen, nicht geeignet ist.
Fig. 7 zeigt das Schema eines Schalters. der diesen Nachteil nicht aufweist. Es unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 6 darin, dass die Lichtquelle 3 in Reihe mit einem Photoleiter 11 liegt, der von einer weiteren Lichtquelle 12 beleuchtet werden kann. Die Lichtquellen 3 und 12 sind wieder vorzugsweise elektroleuchtende Elemente. Das elektroleuchtende Element 3 ist mittels des Schirmes 14 gegenüber dem
Photoleiter 11 optisch isoliert. Auch das elektroleuchtende Element 12 ist gegenüber dem Photoleiter des bistabilen Elementes 2 mittels des Schirmes 14 optisch isoliert. Der Speisekreis des. elektroleuchtenden
Elementes 12 enthält einen im Ruhezustand geöffneten Schalter 13.
Das bistabile Element 2 kann nur dadurch vom nicht-aufleuchtenden in den aufleuchtenden Zustand gebracht werden, dass die Schalter 8 und 13 gleichzeitig kurzzeitig geschlossen werden, denn hiedurch leuchtet das elektroleuchtende Element 12 kurzzeitig auf, so dass der Photoleiter 11 kurzzeitig einen niedrigen Widerstand annimmt und das elektroleuchtende Element 3 kurzzeitig aufleuchtet. Wenn der Schalter 8 geöffnet ist, kann das elektroleuchtende Element 3 nicht aufleuchten, da sein Speisekreis dann unterbrochen ist, und wenn der Schalter 13 geöffnet ist, kann das elektroleuchtende Element 3 nicht aufleuchten, da der mit diesem in Reihe liegende Photowiderstand 11 dann nicht vom elektroleuchtenden Element 12 beleuchtet wird und somit einen hohen Widerstand annimmt.
Fig. 8 zeigt das Schema eines Schalters, der in dreifacher Koinzidenz gesteuert werden kann. Es unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 6 darin, dass das elektroleuchtende Element des bistabilen Elementes 2 durch drei parallel liegende elektroleuchtende Elemente 15, 16, 17 ersetzt ist, dass der Photo-
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leiter des bistabilen Elementes 2 durch drei in Reihe liegende Photoleiter 18, 19, 20 ersetzt ist, und dass das elektroleuchtende Element 3 durch drei elektroleuchtende Elemente 21, 22, 23 ersetzt ist. Diese elektroleuchtenden Elemente sind auf die durch Pfeile angedeutete Weise mit den Photoleitern 18, 19, 20 ge- koppelt, wobei keine andere als die von den Pfeilen angedeuteten Kopplungen bestehen, so dass das elektroleuchtende Element 23 z.
B. weder mit dem Photoleiter l, noch mit den Photoleitem 18 und 19 optisch gekoppelt ist. Die elektroleuchtenden Elemente 21, 22, 23 können je über im Ruhezustand geöffnete Schalter 24, 25, 26 erregt werden. Die drei elektroleuchtenden Elemente 15, 16, 17 bilden samt den drei Photoleitem 18, 19, 20 ein bistabilesElement. Dieses bistabile Elemente kann nur dadurch vom nicht-aufleuchtenden in den aufleuchtendenZustand geführt werden, dass die drei Schalter 24. 25, 26 einen Moment gleichzeitig geschlossen werden.
In diesem Falle leuchten nämlich alle drei elektroleuchtende Elemente 21, 22, 23 kurzzeitig auf. so dass alle drei Photoleiter 18, 19, 20 einen niedrigen Widerstand annehmen und Wechselstrom durch den Kreis 15, 16, 17, 18, 19, 20 fliessen kann. Bleibt aber einer der drei Setmi- ter 24, 25, 26 geöffnet, so behält einer der Photoleiter 18, 19, 20 seinen hohen Widerstand und kann kein, oder praktisch kein Wechselstrom durch den Kreis 15, 16, 17, 18, 19, 20 fliessen. Es ist im übrigen einleuchtend, dass die Schaltung auch für eine zweifache oder mehr als dreifache Koinzidenz eingerichtet werden kann.
Fig. 9 zeigt eine besonders praktische Ausbildung der Schaltung nach Fig. 8. Die drei parallel liegenden elektroleuchtenden Elemente bestehen aus einer einzigen aufleuchtenden Platte 27. Diese Platte
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Artikel der Philips Technischen Rundschau beschrieben wurde. Die elektroleuchtende Platte ist gleich- zeitig mit den drei in Reihe liegendenPhotoleitern18, 19, 20 optisch gekoppelt, welche als Ganzes wieder mit der elektroleuchtenden Platte 27 in Reihe liegen. Die Photoleiter 18, 19, 20 bestehen aus mit dem elektroleuchtenden Element 27 optisch gekoppelten Teilen 18a, 19a bzw. 20a und aus mit elektroleuch- tenden Elementen 21, 22 bzw. 23 gekoppelten Teilen 18b, 19b bzw. 20b. Letztere elektroleuchtende Elemente entsprechen den gleich numerierten elektroleuchtenden Elementen der Schaltung nach Fig. 8.
Der Speisekreis der Reihenschaltung der elektroleuchtenden Platte 27 und der Photoleiter 18, 19, 20 enthält den im Ruhezustand geschlossenen Schalter 7 und die Speisekreise der elektroleuchtenden Elemente 21, 22, 23 enthalten die im Ruhezustand geöffneten Sehalter 24, 25, 26. Es ist leicht eitzusehen, dass die
Vorrichtung nach Fig. 9 in schalttechnischer Hinsicht der in Fig. 8 dargestellten Schaltung gleichwertig ist. Die Ausbildung nach Fig. 9 bietet den Vorteil, dass sie sich zu Spritzgusstechniken und gedruckten Bedrahtungstechniken besonders gut eignet. Die elektroleuchtenden Elemente 27, 21, 22, 23 können nature- mäss auch auf Teilen derselben Platte angebracht sein. Die Teile 18a, 18b bzw. 19a, 19b und 20a, 20b sind jeweils paarweise parallel geschaltet.
Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen die Anwendung des Schalters nach Fig. 6 in einer Schaltmatrix, worunter hier ein Netzwerk mit mehreren Eingängen x = i (i = 1, 2... m) (in Fig. 10 ist m = 4) und mehreren Ausgängen y = j (j = 1, 2... n) (in Fig. 10 ist n ;' 3) verstanden wird, wobei jeder Eingang gegebenenfalls (elektrisch oder magnetisch) über ein Kopplungselement mit jedem Ausgang gekoppelt werden kann. Die Kopplungselemente werden auch als die Kreuzungen der Schaltmatrix bezeichnet. Die Zahl der Eingänge kann, braucht aber nicht der Zahl der Ausgänge gleich zu sein. Sind diese beiden Zahlen verschieden, so kann man die Zugänge (Sammelwort für Eingänge und Ausgänge) der Schaltmatrix so bezeichnen, dass diese mehr Eingänge als Ausgänge besitzt, so dass m > n.
Man sagt In diesem Falle, dass die Schaltmatrix Konzentration hat. Die Schaltmatrix nach Fig. 10 hat also Konzentration. Eine Schaltmatrix mit nur einer Kreuzung reduziert sich zu einem Schalter.
Die mit demselben Eingang verbundenen Kreuzungen bilden gemeinsam eine Reihe von Kreuzungen der Schaltmatrix und die mit demselben Ausgang verbundenen Kreuzungen bilden gemeinsam eine Spalte von Kreuzungen der Schaltmatrix.
Fig. 10 zeigt eine Sehaltmatrix, für welche m = 4, n = 3 und deren Kreuzungen Photoleiter sind. Die den Eingang x = i mit dem Ausgang y = j koppelnde Kreuzung ist mit dem Symbol (i, j)' bezeichnet. Jede Kreuzung entspricht dem Photoleiter 1 der Schaltung nach Fig. 6.
Fig. 11 zeigt die Schaltung der bistabilen Elemente 2 des Schalters nach Fig. 6 in der Schaltmatrix.
Das die Kreuzung (i, j)' steuernde bistabile Element ist in dieser Figur durch das Symbol (i, j)" wiedergegeben. Die bistabilen Elemente (1, j)", (2, j)", (3, j)", (4, j)" sind über einen im Ruhezustand geschloe- senen Schalter k = j, der die Funktion des Schalters 7 nach Fig. 6 erfüllt, parallel geschaltet.
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Fig. 12 zeigt die Schaltung der elektroleuchtenden Elemente 3 des Schalters nach Fig. 6. Das das bistabile Element (i, j)" steuernde elektroleuchtende Element ist in dieser Figur durch das Symbol (i, j) 1tt wiedergegeben. Die elektroleuchtenden Elemente (i, l)'", (i, 2)'", (i, 3)'"sindparallelgeschaltetund über einen im Ruhezustand geöffneten Schalter u = i an Erde gelegt. Die elektroleuchtenden Elemente 5 (1,j)"', (2,j)"', (3,j)"', (4,j)"' liegen gleichfalls parallel gegenüber einem im Ruhezustand geöffneten Schalter v = j, dessen andere Klemme mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist wie folgt. Angenommen sei, dass man den Eingang x = 1 mit dem Ausgang y = 2 koppeln will. Die Schalter u = 1, v = 2 werden dann kurzzeitig geschlossen, so dass das elektroleuchtende Element (1, 2)'" kurzzeitig aufleuchtet. Dies führt das bistabile Element (1, 2)"in den aufleuchtenden Zustand, so dass der Photoleiter (1, 2)' seinen niedrigen Widerstand annimmt und die gewünschte Kopplung hergestellt ist. Die Kopplung wird durch kurzzeitiges Öffnen des Schalters k = 2 unterbrochen. Hiedurch unterbricht man zwar die Speisekreise der bistabilen Elemente (1, 2)", (2, 2)", (3, 2)", (4, 2)", aber von diesen bistabilen Elementen befindet sich nur das bistabile Element (1, 2) " im aufleuchtenden Zustand.
Letzteres ist auf den Umstand zurückzuführen, dass ein Ausgang (d. h. der i Ausgang y= 2) mit nur einem Eingang (d. h. dem Eingang x= l) zugleich verbunden sein kann. Das Öffnen des Schalters k = 2 bringt also das bistabile Element (1, 2)" zum Verlöschen, hat aber keinen Einfluss auf die bistabilen Elemente (2, 2)", (3. 2)", (4, 2)".
Diese Schaltung hat den Nachteil, dass das Schliessen der Schalter u = 1, v = 2 bewirkt, dass nicht nur das elektroleuchtende Element (1, 2)'', sondern auch sämtliche übrigen elektroleuchtenden Elemente unter Spannung zu stehen kommen und also mehr oder weniger stark aufleuchten. Betrachten wir z. B.
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leuchtenden Elemente (4, 2)'", (4, 3)"', (1, 3)' erregt werden. Ähnliche Bemerkungen gelten auch für sämtliche übrigen elektroleuchtenden Elemente.
Es ergibt sich aber, dass diese übrigen elektroleuchtenden Elemente je in Reihe mit an. dem elektroleuchtenden Elementen erregt werden und also weniger satrk auf- -leuchten als das ausgewählte elektroleuchtende Element (1, 2) "'. Die Schaltung arbeitet also nur dann, wenn die bistabilen Elemente (i, j)" derart bemessen sind, dass sie auf die am meisten aufleuchtenden
Elemente dieser übrigen Leuchtelemente nicht ansprechen. Ein günstiger Faktor ist hier die stark nicht- lineare Charakteristik der Leuchtelemente. Dieser Effekt kann gegebuiienfaus dadurch verstärkt werden, dass jedes elektroleuchtende Element in Reihe mit einem spannungsempfindlichen Widerstand (VDR) ge- schaltet wird.
In grösseren Schaltmatrixen wird jedes elektroleuchtende Element durch das Schliessen der
Schalter u = 1 und v = 2 aber über so viele parallele Wege erregt, dass die nicht ausgewählten elektro- leuchtenden Elemente nur in wenig geringerem Masse aufleuchten als das ausgewählte elektroleuchtende
Element, so dass die Schaltung nach Fig. 12 nicht mehr gut funktioniert. Man kann diesen Nachteil da- durch beseitigen, dass die elektroleuchtenden Elemente (i, durch gleichstromgespeiste Lichtquellen (z. B. Glühlampen) ersetzt werden, die in bekannter Weise mittels Dioden entkoppelt werden können.
Diese Lösung ist in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht aber wenig anreizend. Eine andere, sowohl technisch als auch wirtschaftlich anreizendere Lösung ergibt sich, wenn die Schaltmatrix aus Schaltern der in Fig. 7 dargestellten Art aufgebaut wird.
Fig. 13 zeigt die Art und Weise, wie die Reihenschaltungen 3, 11 (Fig. 7) geschaltet sind und Fig. 14 die Art und Weise, wie die elektroleuchtenden Elemente 12 (Fig. 7) geschaltet sind. Die das bistabile
Element (i. j)" steuernde Reihenschaltung 3, 11 ist in Fig. 13 durch das Symbol (i, j) IV wiedergegeben und
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j) steuerndeWird der Schalter v'= j kurzzeitig geschlossen, so leuchten die elektroleuchtenden Elemente (1, j) V, (2, j), (3, j)V, (4, j) V kurzzeitig auf. Wird gleichzeitig der Schalter u'= i kurzzeitig geschlossen, so be- finden sich die Reihenschaltungen (i, l) V, (i, 2) 1V, (i, 3) während kurzer Zeit im Zustand, in dem sie zum Aufleuchten gebracht werden können.
Da aber nur die Reihenschaltung (i, j) beleuchtet wird, leuchtet nur diese Reihenschaltung kurzzeitig auf, so dass wieder das bistabile Element (i, j)" (Fig. 11)
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in den aufleuchtenden Zustand gebracht wird und der Photoleiter (i, j)' (Fig. 10) seinen niedrigen Widerstand annimmt. Hiedurch ist der Eingang x = i mit dem Ausgang y = j gekoppelt.
Es ist schliesslich einleuchtend, dass auf ähnliche Weise auch mit Schaltern der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Arten in zwei-oder mehrfacher Koinzidenz gesteuerte Schaltmatrixen aufgebaut werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schalter, dessen Kontakt ein Photoleiter ist, der mit einer Lichtquelle optisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mit einem optisch damit gekoppelten zweiten Photoleiter in Reihe geschaltet ist, so dass Lichtquelle und zweiter Photoleiter auf bekannte Weise ein bistabiles Element bilden, wobei der zweite Photoleiter ausserdem mit einer zweiten Lichtquelle optisch gekoppelt ist und sich in den Speisekreisen des bistabilen Elementes und der zweiten Lichtquelle Schalter befinden (Fig. 6).