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Kippschaltung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kippschaltung, die als Serienschaltung eines Widerstandes mit positiver und eines Widerstandes mit negativer Kennlinie ausgebildet ist, bei der ein auslösender Reiz den stromstarken Ruhezustand in eine Phase mit geringem Stromfluss überführt.
Bei den bislang bekannten, empfindlichen Kippschaltungen führt der auslösende Reiz die Schaltung bzw. einen Teil derselben aus dem Zustand geringen Stromflusses in einen Zustand starken Stromflusses über. Ist eine solche Kippschaltung durch eine Gasentladungsstrecke gebildet, so spricht man dabei von Zündung der stromstarken Entladungsform. Wie durch einwandfreie Messungen wiederholt festzustellen war, wird dabei für die Zündung dieser stromstarkenEntladungsform eine Schaltleistung von 10. 10-11 VA benötigt. Ausser der relativ grossen Schaltleistung bei Kippschaltungen der bekannten Art (Glimmrelais, Kaltkathodenröhren) muss besonders die Zündverzögerung bei diesen Schaltungen als nachteilig angesehen werden.
Bei bekannten hochempfindlichen Glimmrelais besteht der entscheidende Prozess darin, dass eine Gasentladung vom Zustand mit geringerem Strom in den Zustand mit stärkerem Strom"umgekippt"wird.
Man spricht dabei von der Zündung der Entladung. Zur Erzielung hoher Empfindlichkeit wird dabei die Widerstandsgerade fast zur Tangente der Kennlinie gemacht, so dass eine geringe Energiezufuhr aus- reichte um den Arbeitspunkt in instabile Bereiche zu bringen. Der neue, stabile Arbeitspunkt wird aber erst erreicht, nachdem die komplizierte Ionenmaschine der selbständigen Gasentladung durch Energiezufuhr aufgebaut wurde.
Zur Erreichung hoher Empfindlichkeit bzw. Sicherheit ist es notwendig, eine besondere Zündelektrode einzubauen und ausserdem die statistisch bedingten Zündverzögerungen durch eine Vorionisation der Entladungsstrecke zu verringern. Erfahrungsgemäss erreicht man mit solchen mehr als zweipoligen Spezialröhren sichere Schaltungen mit 10-11 A, wobei die auslösende Spannungsdifferenz an der Zündelektrode allerdings mindestens 10 V betragen. muss und ausserdem der auslösende Strom längere Zeit fliessen muss, damit die Zündung sicher einsetzt. Zum selben Zweck (Erreichung hoher Empfindlichkeit) wurden auch sogenannte Löschelektroden vorgesehen, doch konnte selbst dadurch kein extrem empfind- liches Schaltglied erzielt werden.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Schaltung zu schaffen, die nur einen Bruchteil der bei den bekannten Schaltungen erforderlichen Schaltleistung benötigt, und die darüber hinaus den Faktor Empfindlichekit und Betriebssicherheit wesentlich erhöht. Dabei soll der gesamte Energieverbrauch der Schaltung möglichst klein sein. Bekanntlich sind die letztgenannten Bedingungen antagonistisch.
Die Erfindung erreicht dies dadurch, dass die positive Widerstandskennlinie so gewählt ist, dass sie die negative Kennlinie in jenem Bereich, in dem die zweite Ableitung des Stromes nach der den Strom erzeugenden Betriebsspannung positiv ist, in zwei nahe beieinanderliegenden Punkten schneidet und daher von diesen zwei, Punkten der stabile Arbeitspunkt der grossen Stromstärke zugeordnet ist. Der Ruhestand der Schaltung ist dadurch ausgezeichnet, dass die Anzahl der Elementareinheiten pro Zeiteinheit, die durch die Schaltung fliessen, grösser ist als jene Anzahl von Elementareinheiten pro Zeiteinheit, die in der erregten Schaltung strömt, wodurch besondere Strukturen niederer Entropie ermöglicht werden.
Die praktische Anwendung bringt für die Grundelemente von informationsverarbeitenden Systemen folgende, antagonistische Forderungen mit sich : l. Sicherheit d. h. möglichst geringen Anfälligkeit ge-
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gen die übrigens nie ganz vermeidbaren Störungen, 2. Schnelligkeit, 3 Energieersparnis. Diese Forde rung nach möglichst geringem Verbrauch an Energie, (hochwertig in Energieformen geringer Entropie), wird immer dringlicher mit zunehmender Zahl der Grundelemente eines Systems.
Als relativ störungsunempfindliche Träger der Information kann man bekanntlich langdauernde Signale geringer Bandbreite (Resonanzprinzip) oder kurzdauernde Signale hoher Bandbreite und hoher Ener'
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Impulsprinzip den Vorteil der grösseren Schnelligkeit.
Unter Berücksichtigung der drei Forderungen hat also das theoretisch optimale Grundelement folgende Eigenschaften :
Bei möglichst geringer, über dem Störhintergrund liegender äusserer Einwirkung liefert das Grund-
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Im einfachsten Falle besitzt das Grundelement zwei verschiedene Zustandsmöglichkeiten und die signifikante äussere Einwirkung führt zu einem Übergang von dem einen Zustand in den ändern. Als bedeutsames äusseres Zeichen dient dabei entweder dieser Übergang selber oder die nachfolgende Wiederherstellung des Ausgangszustandes.
Entropie ohne besondere Kennzeichnung (als informationstheoretische Entropie) bedeutet im folgenden Text stets die thermodynamisch definierte Entropie.
Die Erzeugung und Fixierung der beiden möglichen Zustände des Grundelementes benötigt nach dem zweiten Hauptsatz der Wärmelehre im allgemeinen umsomehr Energie, je kleiner die thermodynamische Entropie dieser Zustände ist. Die energiesparenste Lösung des Problems besteht also darin, als einen der Zustände den thermodynamisch wahrscheinlichsten zu wählen, dessen Aufrechterhaltung keine besondere Energiezufuhr benötigt und als zweiten Zustand einen gerade genügend davon verschiedenen Zustand geringerer thermodynamischer Entropie. Es muss nach Gründen der Zweckmässigkeit entschieden werden, welcher der beiden Zustände der Dauerzustand des Grundelementes sein soll und welcher der nur kurzzeitig bei den Reaktionen auftretende Arbeitszustand.
Der Übergang vom Zustand geringerer Entropie in den Zustand grösserer Entropie ist der wahrscheinlichere und benötigt keine besondere Energiezufuhr. Er kann also besonders leicht durch äussere Einwirkung ausgelöst werden und geschieht auch in besonders kurzer Zeit. Ist also der Zustand niederer Entropie der Dauerzustand des Grundelementes, so ist es besonders empfindlich und reaktionsschnell. Der inverse Vorgang, der Aufbau einer speziellen Ordnung d. h. eines Zustandes kleinerer Entropie, benötigt Energiezu- fuhr und Aufbauzeit. Er wird darum zweckmässigerweise nicht durch das zu verarbeitende Signal, sondern nach jeder Reaktion durch besonderen Verbrauch von Zeit und Energie wiederhergestellt.
Der Dauerzustand niederer Entropie kann auch leichter automatisch kontrolliert werden und zeigt durch sein Bestehen die Betriebsbereitschaft des Grundelementes an. Seine automatische Einstellungund Widerherstellung nach jeder Reaktion ist eine wichtige Funktion.
Ist der kurzzeitige Arbeitszustand nach jeder Reaktion von "maximaler" Entropie, so bedarf er keiner besonderen Stabilisierung. "Zerstören ist leichter als aufbauen", das ist die einprägsame Formel, die auch für das Grundelement gilt.
In der Elektrotechnik ist die wahrscheinlichtkeitstheoretische Betrachtung von Schaltungen und Entladungsformen noch weitgehend unbekannt und soll nun an einem Beispiel praktisch durchgeführt werden.
Elektrische Ströme sind grundsätzlich verbunden mit elektrischen Ladungen und Magnetfeldern, die wieder auf die Stromverteilung zurückwirken, z. B. durch Selbstinduktion. Stationäre Zustände, wie z. B. eine bestimmte Stromstärke werden erreicht oder verändert durch Prozesse, die wegen der Rückwirkungen stets endliche Zeit benötigen und die ursprüngliche Schaltung durch Aufbau von Ladungen und Magnetfeldern abwandeln.
Durch Zufuhr äusserer Energie in Formen niedriger Entropie werden in der Schaltung Zustände aufrechterhalten, die unwahrscheinlicher sind als die wahrscheinlichsten Zustande der sich selber überlassenen Schaltung. Hierher gehören z. B. die Raumladungen in einer Gasentladung, die sich in der negativen Glimmschichte zeigen. Die Wahrscheinlichkeit und damit auch die Entropie dieser Zustände ist um-
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statistischen Gleichverteilung abweichen : Je stärker der Strom, desto kleiner die Entropie unter sonst gleichen Bedingungen.
Werden also elektrische Schaltungen als impulserzeugende Grundelemente für informationsverarbeitende Systeme verwendet, bei denen es auf Sicherheit, Schnelligkeit und Energieersparnis ankommt, so
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besteht die theoretisch begründete Grundschaltung der Erfindung darin, den Zustand grösserer Stromstärke als "Grundzustand" zu verwenden.
.--Es kann aus andern Gründen manchmal vorteilhaft sein, den Zustand kleinerer Stromstärke als Ruhezustand zu verwenden, so dass nur bei den impulserzeugenden Reaktionen des Grundelementes Energie verbraucht wird. Ein solches Grundelement arbeitet aber wie theoretisch begründet, grundsätzlich unempfindlicher, unsicherer und langsamer (Zerstören ist leichter als aufbauen) als ein anderes, bei dem die Energie dadurch eingespart wird, dass der Ruhezustand selber ein Minimum an Energie benötigt, (weil der Arbeitszustand fast mit dem thermodynamischen Grundzustand der Schaltung zusammenfällt).
Die erfindungsgemässe Schaltung enthält also dementsprechend besondere Ladungsverteilungen und andere Strukturen niederer Entropie.
Vorteile der erfindungsgemässen Schaltung :
1. Wegen des höheren Ruhestromes ist für sicheres Schalten eine besondere Vorionisation nicht erforderlich.
2. Wenn besondere Energieeinsparung geboten ist kann der Ruhestrom bei der untersuchten Glimmröhre unter 10-7 A gesenkt werden, das ist etwa so viel, wie empfindliche Röhren in der üblichen Schaltung als Vorionisationstrom sowieso auch benötigen.
3. Eine zusätzliche Elektrode ist überflüssig. Die elektrische Auslösung kann über übliche Kopplungsglieder am Punkt zwischen Widerstand und Glimmlampe geschehen.
4. Wird dagegen die sonst übliche dritte Elektrode eingebaut, so lässt sich unter Umständen die Eingangsempfindlichkeit-noch um einige Zehnerpotenzen steigern (bzw. die geschaltete Leistung beliebig erhöhen indem infolge Löschung des Ruhestromes eine viel stromstärkere Entladung gezündet wird).
5. Der der Erfindung zugrundeliegenden thermodynamischen Theorie entsprechend sind Verzögerungen des Löschens der Entladung bzw. Störungen im Zerfall der Entladungsform viel unwahrscheinlicher als Störungen beim Zünden oder Aufbauen. So konnte beispielsweise mit einer billigen Spannungsprüferglimmlampe ohne'besondere Entwicklungsarbeit sofort folgende Eingangsempfindlichkeit in der dargestellten Schaltung erreicht werden :
Ein einziger Impuls von 10 mV an einem Eingangswiderstand von 10 M Q mit einer Dauer von 0,01 sec löscht ausnahmslos die Entladung zuverlässig aus. Zur Stabilisierung der Betriebsspannung UB wurden dabei ein handelsüblicher Glimmstabilisator verwendet und der Strom auf 1% konstantgehalten.
Unter besonderen Sicherheitsmassnahmen kann auch mit 10-11 A geschaltet werden.
Die Schaltung arbeitet umso sicherer, je grösser UB und je grösser R ist.
Die für sicheres Arbeiten notwendige Schaltenergie in Wattsekunden ist bei der erfindungsgemässen Schaltung bei der gleichen Glimmlampe weniger als ein hundertstel der Schaltenergie wie beim üblichen Betrieb : Normal mindestens 10' A 10 V 0,1 sec = 10-11 Wsec ; erfindungsgemäss höchstens 10-9 A 10-V 0. 01 sec = 10-13 Wsec.
Die erfindungsgemässe Schaltung lässt sich auch bei andern Schaltungsgliedem mit negativer Kenn- linie erfolgreich anwenden, wie unter anderem Messungen an einer Vierschichtdiode zeigten.
Die Erfindung wird an Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert, ohne damit die Erfindung auf die gezeigten Schaltungsbeispiele einzuschränken. Es zeigen : Fig. 1 ein Kennlinienschaubild, wobei auf der Abszisse die Potentialdifferenz U und auf der Ordinate der Fluss J aufgetragen ist. Fig. 2 zeigt eine der möglichen Schaltungen, Fig. 3 eine Schaltung zur automatischen Stabilisierung des Arbeitspunktes dargestellt ; Fig. 4 eine Schaltung zur automatischen Wiederherstellung des Ruhezustandes ; Fig. 5 eine vorteilhafte Schaltung zur Sensibilisierung und Hemmung. Fig. 6 eine einfache Anpassungsschaltung.
Sind zwei elektrische Widerstände, der eine mit negativer Kennlinie 1 und der andere mit positiver Kennlinie 2 in Serie geschaltet, so findet man stabile Arbeitspunkte bekanntlich als Schnittpunkte 3 und 4 der beiden Kennlinien, wenn man eine Kennlinie vom Punkt der gesamten Potentialdifferenz UB in um'" gekehrter Richtung aufträgt. Da bei stationärer Hintereinanderschaltung der Strom in beiden Widerstän- den gleich gross ist, ist der Schnittpunkt der beiden Kennlinien der gesuchte Arbeitspunkt, von dem aus die Potendialdifferenzen an den beiden Widerständen zusammen gerade die gesamte Potentialdifferenz tss ergeben. Die umgekehrt aufgetragene positive Kennlinie ist in diesem Fall Widerstandsgerade.
Der Übergang vom Arbeitspunkt hoher Flussstärke zu einem Arbeitspunkt geringer Flussstärke wird Löschen ge- nannt.
Eine extrem hohe Löschempfindlichkeit wird dann erreicht, wenn dieWiderstandsgefade 2'im Arbeitspunkt die negative Kennlinie fast tangiert. Eine beliebig kleine Verminderung von Ug oder aber der Steilheit der Widerstandsgeraden 2'bringt bereits den Berührungspunkt 5 zum Verschwinden und die Schaltung kippt zum Arbeitspunkt mit der geringen Stromstärke.
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Der Arbeitspunkt im Berührungspunkt der Tangente ist also labil. Die im labilen Arbeitspunkt aussergewöhnlich hohe Empfindlichkeit der Schaltung ist offensichtlich deshalb bisher praktisch nicht angewendet und ausgenutzt worden, weil sich das Augenmerk auf die Zündung mit schwachen elektrischen Strömen richtete und weil der labile Arbeitspunkt 6 ohne automatische Regelung praktisch nicht betriebssicher einstellbar ist. Auch herrscht offensichtlich die Meinung, dass das betriebssichere Löschen eines starken Stromes mehr Energie erfordere als das Zünden eines zunächst schwachen Stromes. Starke Ströme weisen kleinere statistische relative Schwankungen auf und lassen sich daher in einer Kippschaltung betriebssicherer und empfindlicher steuern als schwache Ströme, weshalb das Löschen gegenüber dem Zünden einen grossen Vorteil besitzt.
An Hand der Fig. 2 wird eine der vielen möglichen Schaltungen besprochen. Mittels des Potentiometers 7 wird die Spannung UB für die beiden hintereinandergeschalteten Widerstände 8 und 9 gewählt. Der Widerstand 8 besitzt eine positive Kennlinie, der Widerstand mit der negetiven Kennlinie ist durch die Glimmlampe 9 dargestellt. Der positive Widerstand ist so gross gewählt, dass seine Widerstandskennlinie 2'die Kennlinie 1 der Glimmlampe 9 tangiert.
Wie aus der Geometrie der Kennlinien hervorgeht, bewirken schon kleine Änderungen von UB grosse Stromänderungen. Mit einem Strom von 84 gA brannte die Gasentladung lange Zeit unverändert, um bei einer Abnahme des Stromes um nur ein halbes A auf 88. 5 uA exakt auszulöschen. Diese beiden Werte
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bzw. Zündstromschwankungen.überflüssig. Um die Schaltung betriebssicher zu betreiben, brauchte UB nur mit einem handelsüblichen Glimmstabilisator kOl1stantgehalten zu werden. Gegen langsameSpannungsschwankungen in der Grössenord"
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dung in der genannten Schaltung bereits mit raschen Stromschwankungen von nur 0, 001 gA =. 10-9 A betriebssicher löschen. Dazu braucht man z.
B. nur 10 mV über einen Kopplungskondensator 10 und einen Widerstand 11 von 10MQ an derVerbindungsstelle zwischen Vorschaltwiderstand und Glimmlampe 9 einzukoppeln. Dazu muss die Stromänderungsgeschwindigkeit grösser als etwa 10-7 A/sec sein.
Diese betriebssichere Schaltung mit nur 10 mV an einem Eingangswiderstand von 10M Q ist durch das bisher übliche Zünden von Gasentladungen aus den schon genannten statistischen Gründen unerreichbar.
Bei der erfindungsgemässen Schaltung lässt sich der physikalische Effekt der hohen Empfindlichkeit der labilen Endladung gegen rasche Stromschwankungen vortrefflich ausnutzen. Diese Empfindlichkeit ist
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und Selektion leichter an langsame Schwankungen anpassen kann als an schnelle.
In Fig. 3 ist eine Schaltung zur automatischen Stabilisierung des Arbeitspunktes gezeigt. Sie enthält folgende das Grundelement nach Fig. 2 ergänzende Bestandteile einen für ein bestimmtes Frequenzband (Kontrollfrequenz) selektiven NF-Verstärker 12 und einen nachgeschalteten Gleichrichter 13. Zur Entkopplung von der Spannungsquelle dienen der Widerstand 14 und der Kondensator 15. Ein zusätzlicher Eingangswiderstand 16 dient zur Zuführung der Kontrollfrequenz.
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sen Verstärkungsfaktor zunimmt, je näher die Widerstandsgerade der idealen Tangente an die Kennlinie kommt. Durch Abstimmung von Zeitkonstanten der Schaltung, z. B. der Auf- und Abbauzeiten der Raumladungen z.
B. in der Gasentladung auf bestimmte Frequenzen lässt sich so eine besondere Empfindlichkei für diese Frequenzen erreichen, die so auch bevorzugt den Kippvorgang auslösen können. Wenn man ir den Eingang UE der Schaltung ein relativ schwaches Wechselspannungssignal einspeist, so ist die Amplitude dieses Signals am Ausgang UA ein direktes Mass für die Kippempfindlichkeit der Schaltung. Mar. braucht das Ausgangswechselspannungssignal nur noch zu verstärken und dann gleichgerichtet der Be-
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weiten Bereich der Betriebsbedingungen automatisch auf optimale Empfindlichkeit ein : Wenn die Ausgangswechselspannung ein vorher empirisch ermitteltes Mass überschreitet, erhöht sie die Betriebsspannung UB ud die Empfindlichkeit wird dadurch herabgesetzt bis die Ausgangswechselspannung wieder unter der eingestellten Schwelle liegt usw.
Als Verstärker wählt man zweckmässigerweise auf R die Kontrollfrequenz abgestimmte Grundelemente geringerer Kippempfindlichkeit aber mit konstantem Verstärkungsfaktor.
Währenddessen kann die Schaltung ungestört als Impulsgeber arbeiten, wenn die Impulse nicht die Resonanzfrequenz des Rückkopplungskreises enthalten. Im Interesse der Schnelligkeit sollen die Impulse möglichst kurz sein und enthalten daher hohe Frequenzen. Die Betriebsbedingungen ändern sich dageger
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meist nur langsam, besonders wenn entsprechende Kapazitäten 15 ausgleichend wirken. Daher ist es besonders zweckmässig die Kontrollfrequenz so langsam zu wählen, dass ihre Periode gross ist gegenüber der Impulsdauer. Das Verhältnis 10 : 1 hat sich bewährt.
Um die Verarbeitung der Impulse nicht zu stören, wählt man die Ausgangsamplitude der Kontrollschwingung am ersten Grundelement kleiner als die Amplitude des Ausgangsrauschens. Durch die Resonanzverstärkung ist der nötige Rauschabstand gegeben, während die Impulsverarbeitung durch das Kontrollsignal weniger gestört bleibt als durch das sowieso unvermeidliche Rauschen. Auch durch direkte selektive Verstärkung des Eigenrauschens kann man UB erhöhen und die Regelung durchführen.
Da die Regelzeiten im allgemeinen sehr gross sein können, kann bei vielen Grundelementen ein Kontrollelement nacheinander die Kontrollspannungen nachmessen und die UB entsprechend nachregeln.
Diese Spezialschaltungen leisten also folgendes : Empfindlichkeitskontrolle und automatische Regelung mit Hilfe von langsamen Frequenzen und dadurch nicht gestörte Informationsverarbeitung mit schnellen
Impulsen.
Eine Schaltung zur automatischen Wiederherstellung des Ruhezustandes zeigt Fig. 4.
Zur automatischen Rückführung in den Ruhezustand wird das Grundelement durch ein vorgeschaltetes Zeitglied ergänzt. Es besteht im speziellen Fall aus Widerstand 17 und Speicher 18 (Kondensator).
Wenn das Grundelement in den stromschwächeren Arbeitszustand gekippt ist, erhöht sich die Betriebsspannung UB infolge verstärkter Aufladung des Speichers und bewirkt schliesslich das Zurückkippen in den Ruhezustand. Das Rückkippen ist mit einer relativ kräftigen Entladung des Speichers verbunden, die als konstanter signifikanter Ausgangsimpuls verwendet werden kann.
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ergibt bereits ein System aus nur zwei Grundelementen Addition und die für Multiplikationen wichtige Umwandlung in Logarithmen.
Erniedrigung des Widerstandes 19 erhöht die Betriebsspannung UB und verkleinert damit die Empfindlichkeit, wirkt also hemmend auf das Grundelement.
Erniedrigung des Widerstandes 20 dagegen erhöht durch Drehung der Widerstandsgeraden die Empfindlichkeit, wirkt also sensibilisierend wie eine Erhöhung des Widerstandes 19.
Erhöhung des Widerstandes 20 wirkt hemmend, wie eine Erniedrigung des Widerstandes 19.
Der gleiche äussere Impuls kann also entweder sensibilisierend oder hemmend auf ein Grundelement einwirken, je nachdem, welchem Widerstand er zugeleitet wird. So kann sich die Wirkung zweier Impulse auf die Widerstände 19 und 20 insgesamt aufheben. Damit sind alle Schaltungen der mechanisierbaren Logik mit diesen erweiterten Grundelementen durchzuführen.
- Von den vielfältigen Konstruktionsmöglichkeiten für durch Impulse reversibel variable Widerstände können hier nur ein paar Beispiele aus der Elektrotechnik angeführt werden. Z. B. fremdgeheizte temperaturabhängige Widerstände, Transistoren mit Speichern. Photowiderstände aus Cadmiumsulfid haben im Bereich niedrigster Lichtintensitäten sehr grosse Zeitkonstanten. Sie können direkt mit den Lichtimpulsen der Gasentladungsstrecken belichtet werden, wobei das Licht des Ruhestromes djrcheine Blende abgeschirmt wird und nur das vergrösserte Glimmlicht beim Wiederzünden wirksam wird.
Man erhält so eine Widerstandsverminderung, die der durchschnittlichen Zahl der Lichtimpulse proportional ist und mit wählbarer Zeitkonstante wieder zurückgeht. Die Zeitkonstante hängt von der durchschnittlichen Belichtungsstärke ab.
Vorwärts und rückwärts zählen z. B. elektrolytische Zellen je nach der Richtung'des Impulsstromes.
Das Ergebnis der Elektrolyse kann z. B. in einer Veränderung des PH-Wertes bestehen, wie in einem Akkumulator. Ein beigemischter Farbindikator ordnet jedem PH - Wert eine bestimmte Lichtdurchlässigkeit zu.
Die Lichtdurchlässigkeit wieder ergibt einen bestimmten Wert eines Photowiderstandes. Ein so gestalteter Widerstand ändert seinen Wert also schrittweise in beiden Richtungen je nach Impulszahl und speichert das Ergebnis über lange Zeiten. Die gespeicherte Zahl kann mit der Lichtstärke der durchstrahlenden Lampe sehr einfach multipliziert werden. Diese Lampe kann eine Gasentladung sein, bei der der Multiplikator durch die Anzahl der konstanten Blitze gegeben ist. Das Ergebnis kann in einem andern Widerstand beispielsweise gespeichert werden.
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Besonders kurze Zählzeiten solcher reversibel variabler Widerstände erhält man in kleinen elektrolytischen Zellen, in denen dünne Metallschichten abgeschieden werden und Licht von ihnen durch Inter- ferenz an den dünnen Schichten gesteuert wird.
Selbstverständlich besteht noch das ganz einfache Verfahren der Impulsintegration in einem Spei- cher, wofür allerdings hohe Isolationswiderstände günstig sind.
Empfindlichkeitsänderungen, die mit Zeitkonstante zurückgehen, erreicht man auch direkt dlrch
Addition oder Subtraktion von Impulsen in den Speicher 15, welcher die VersorgungsspannungUvlie- fert.
Wenn jedes Grundelement zur automatischen Empfindlichkeitsregelung bereits einen Verstärker mit
Gleichrichter nachgeschaltet hat, kann man diesem Verstärker auch über einen besonderen Eingang Im- pulse zuführen, die ebenfalls Versorgungsspannung Uv erhöhen und die Empfindlichkeit herabset- zen.
Ein besonders einfaches Verfahren zur Anpassung des Grundelementes, welches bewirkt, dass es be- vorzugt auf Änderungen reagiert, zeigt Fig. 6 und besteht in der Vorschaltung eines weiteren Zeitgliedes 21,22.
Wirkt auf das Grundelement eine äussere Ursache bestimmter durchschnittlicher Häufigkeit ein, so dass es Impulse aussendet, so sinkt der durchschnittliche Stromverbrauch durch das häufige Löschen, UB steigt automatisch an, womit die Empfindlichkeit für äussere Einwirkung sinkt, und wegen der logarith- mischen Beziehung zwischen äusserer Ursache und Impulszwischenzeit die Unterschiedsempfindlichkeit für Änderungen der äusseren Ursache wächst. Verkleinert sich die äussere Ursache, so sinkt die durchschnittliche Impulszahl, UB sinkt und die Empfindlichkeit steigt wieder.
Selbstverständlich ist es möglich, die beispielsweise aufgeführten Schaltungen nach den Gesetzen der Dualität oder der Ersatzschaltungen zu variieren. Alle diese Schaltungen sollen unter den Schutz der Pa- tentschrift fallen, sofern ein auslösender Reiz den starken Fluss des Ruhezustandes in einen schwachen Fluss umkippt.
Die erfindungsgemässen Schaltungen können beispielsweise als Elemente von Rechenmaschinen ver- wendet werden. Für extrem hohe Rechengeschwindigkeiten wird die Glimmlampe durch schnellschaltende Elemente z. B. durch eine Vierschichtdiode bzw. durch eine Tunneldiode ersetzt.
Bei den Ausführungsbeispielen wurden elektrische Schaltungen erläutert, doch wird daraufhingewiesen, dass die Erfindung nicht auf solche Schaltungen beschränkt ist. Grundsätzlich sind auch solche Anordnungen als in den Rahmen der Patentschrift fallend anzusehen, bei denen die pro Zeiteinheit fliessenden
Elementareinheiten durch Moleküle, Elektronen, Photonen usw. gebildet sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1, Kippschaltung, ausgebildet als Serienschaltung eines Widerstandes mit positiver und eines Wi- derstandes mit negativer Kennlinie, bei der ein auslösender Reiz den stromstarken Ruhezustand in eine Phase mit geringem Stromfluss überführt, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Widerstandskennlinie so gewhält ist, dass sie die negative Kennlinie in jenem Bereich, in dem die zweite Ableitung des
Stromes nach der den Strom erzeugenden Betriebsspannung positiv ist, in zwei nahe beieinanderliegen- den Punkten schneidet und daher von diesen zwei Punkten der stabile Arbeitspunkt der grossen Stromstärke zugeordnet ist.