DE840775C

DE840775C - Elektronischer Zaehler

Info

Publication number: DE840775C
Application number: DEN2936A
Authority: DE
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1944-01-27
Filing date: 1949-03-30
Publication date: 1952-06-05

Description

Elektronischer Zähler 1?s wurde bereits eine Vorrichtung zum Zählen hochfrequenter elektrischer Potentialimpulse vorgeschlagen, die mehrere gittergesteuerte Elektronenröhren umfaßt, welche so aneinandergekoppelt sind, daß sie mehrere Triggerpaare bilden. In diesen kann sich nur jeweils eine Röhre eines Paares in leitendem Zustand befinden, und sie haben ferner die Eigenschaft, daß, wenn eine der beiden Röhren des Paares in leitenden Zustand versetzt wird, die andere Röhre des Paares zum Erlöschen gebracht wird. Die Vorrichtung enthält ferner Mittel zum Übertragen der Impulse auf die Steuergitter sämtlicherRöhren sowie Mittel, welche die Triggerpaare so zusammenkoppeln, daß diese in Aufcinanderfolge in Reaktion auf die Impulse zum Arbeiten gebracht werden, wobei bei der Reaktion auf die einzelnen Impulse nur jeweils ein Triggerpaar seine Arbeitsweise ändert. Die als Reaktion auf die Impulse in Aufeinanderfolge vor sich gehende Arbeit der Triggerpaare wird mit Hilfe der inneren Röhrenkopplungen erreicht, die bewirken, daß die Impulse, in diesem Fall positive Impulse, geschwächt und dadurch unwirksam gemacht werden, eine nichtleitende Röhre in leitenden Zustand zu versetzen mit Ausnahme der einen, welche von den Kopplungen für jeden Impuls vorherbestimmt wird.
In gleicher Weise bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Zählen elektrischer Potentialimpulse. Sie umfaßt mehrere triggerverbundene Paare von Elektronenröhren, die so angeordnet werden, daß sie in Aufeinanderfolge auf Impulse, welche auf alle Röhren gebracht werden, reagieren, wobei bei derReaktion auf die einzelnen Impulse nur jeweils ein Triggerpaar seine Arbeitsweise ändert. Jedoch sind die Kettenverbindungen zwischen den Röhren, welche dafür sorgen, daß die Triggerpaare in Aufeinanderfolge auf die Impulse reagieren, so beschaffen, <lad die einzelnen Triggerpaare, wenn sie auf einen Irrpuls durch Änderung ihrer Arbeitsweise reagiert haben, auf das nächste Triggerpaar Vorbereitungspotential anwenden und dieses Triggerpaar dazu bringen, auf den nächsten Impuls zu reagieren.
In der vorgelegten Form der Erfindung werden gittergesteuerte Vakuumröhren verwendet. Die Kettenverbindungen erstrecken sich zwischen den Anoden der Röhren eines Triggerpaares und den Steuergittern der Röhren eines anderen Paares und versetzen Potential;inderungen, die sich beim Leitend- und Nichtleitendwerden der Röhren ergeben, in die Lage, die Potentiale der Steuergitter ztr steuern. Die Anordnung der Kettenverbindungen erfolgt derart, daß jeweils lediglich ein Triggerpaar des Ringes vorbereitet wird, was so erreicht wird, daß das Steuergitter seiner leitenden Röhre mit der Anode einer leitenden Röhre eines anderen Paares und das Steuergitter einer nichtleitenden Röhre mit der Anode einer nichtleitenden Röhre eines anderen Paares in Verbindung gebracht wird; in allen anderen Paaren steht in diesem Augenblick das Steuergitter der leitenden Röhre eines Paares mit der Anode einer nichtleitenden Röhre eines anderen Paares und das Steuergitter der nichtleitenden Röhre des Paares mit der Anode einer leitenden Röhre eines anderen Paares in Verbindung.
Während die einzelnen Impulse auf sämtliche Röhren des Ringes gebracht werden, besitzen die Steuergitter der Röhren Potentiale von solchem Wert, daßdie einzelnen Impulse nur bei demjenigen Triggerpaar eine Änderung der Arbeitsweise herbeiführen, welches vorbereitet ist, d. h. dessen Röhren Steuergitterpotentialwerte aufweisen, welche geeignet sind, die Röhren in die Lage zu versetzen, auf die Impulse zu reagieren.
Die Kettenverbindungen und die Triggerverbindungen zwischen den einzelnen Röhren sind so angeordnet, <laß nach einer als Reaktion auf einen Impuls erfolgten Änderung der Arbeitsweise eines Triggerpaares ein anderes Triggerpaar dazu gebracht wird, auf den nächsten an den Ring gebrachten Impuls zu reagieren. Auf diese Weise ermöglichen die Verbindungen, daß die bei den einzelnen Triggerpaaren des Ringes sich ergebende Änderung der Arbeitsweise Schritt für Schritt nacheinander und in Reaktion auf die auf sie gebrachten linpulse erfolgt.
Die Kombination der Triggerverbindungen und das Netz von Vorbereitungsverbindungen ermöglichen die Schaffung eines Ringes, welcher in der Lage ist, auf angewandte Impulse rasch zu reagieren und in seiner Arbeitsweise eine große Beständigkeit aufweist. Ringe mit den Triggerverbindungen und dem Netz von Vorbereitungsverbindungen gemäß der Erfindung, auf welche Impulse mit einer Frequenz von 300 000 Impulsen pro Sekunde gebracht wurden, wiesen in ihrer Arbeitsweise eine große Stabilität auf, und es wird angenommen, daß sie in der Lage sind, selbst auf Impulse zri reagieren, deren Frequenzen die erwähnte noch übersteigen.
In den Zeichnungen, welche an Hand eines Beispiels einen Zählapparat gemäß der Erfindung zeigen, ist Fig. i eine Abbildung, welche in Form eines Diagramms die Paarverbindunge» rind das Netz der Vorbereitungsverbindungen zwischen den Röhren des Ringes zeigt, Fig. z ein Stromkreisdiagramin, welches die Verbindungen zwischen den Röhren des Ringes veranschaulicht, wobei diese Röhren eine Stellenreibe von Angaben darstellen, denen das Dezimalzahlensystem zugrunde gelegt ist.
Der durch die Zeichnungen veranschaulichte Ring enthält zehn Vakuumröhren, welche für die Beschreibung durch die Ziffern o bis einschließlich 9 gekennzeichnet sind.
Der Ring besteht aus Hochvakuumröhren, welche mindestens eine Anode, eine Kathode und ein Steuergitter besitzen und von der Type sind, welche einen scharf abgegrenzten Elektronenstromabsperrpunkt und einen geringen Gleichstromanodenwiderstand besitzt, wenn das Gitter unter einem Potential von Null steht. In den Fällen, in denen gewünscht wird, daß der Ring mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, müssen die Röhren auch eine möglichst geringe Zwischenelektrodenkapazität aufweisen.
In Fig. i, welche den Ring in Form eines Diagramms veranschaulicht, stellen die Kreise die Röhren des Ringes dar und tragen die obererwähnten Nummern. Die Schattierung der mit o, r, 2, 3 und 4 gekennzeichneten Kreise bedeutet, daß diese Röhren in leitendem Zustand sind. Diese Röhren wurden willkürlich gewählt, um durch ihren leitenden Zustand die Null- oder Startstellung des Ringes darzustellen. Nichtleitende Röhren des Ringes sind nicht schattiert.
jede Röhre ist arbeitsmäßig mit einer anderen Röhre des Ringes durch Triggerverbindungen verbunden, welche die Arbeit der gepaarten Röhren in der Weise steuern, daß sich in jedem beliebigen Stadium des Arbeitsvorganges im Ring die eine oder die andere der beiden Röhren des Paares in leitendem und die verbleibende Röhre in nichtleitendem "Zustand befindet.
Wo der Ausdruck Trigger verwendet wird, drückt dieser aus, daß in triggerverbundenen Röhrenpaaren und Triggerstromkreisen die Röhren so zu Paaren gekoppelt sind, daß, wenn sich eine Röhre des Paares in leitendem Zustand befindet, die andere notwendigerweise nicht leitet, während sich die Arbeitsweise des Triggerpaares, d. h. welche der beiden Röhren sich gerade in leitendem bzw. nichtleitendem Zustand befindet, durch elektrische Impulse ändert.
Die Linie 61 (Fig. i) stellt die Triggerverbindung dar, mit deren Hilfe die mit der Ziffer o und die mit der Ziffer 5 versehenen Röhren gepaart werden. In ähnlicher Weise stellen die Linien 62, 63, 64 und 65 die Triggerverbindungen zwischen den Röhren i und 6, 2 und 7, 3 und 8 bzw. 4 und 9 dar. Da die auf diese Weise in Triggerpaaren vereinten Röhren die eine oder die andere Arbeitsweise annehmen müssen, d. h. daß sich entweder die eine oder die andere Röhre des Paares in leitendem Zustand befinden inuß, ist es klar, daß sich zu einem gegebenen Zeitpunkt die Hälfte der Röhren des Ringes in leitendem und die andere Hälfte in nichtleitendem Zustand befinden wird.
1)ie Anordnung des Netzes der Steuerverbindungen in dem Ring erfolgt so, daß die in einem beliebigen Stadium des Arbeitsvorganges im Ring leitenden Röhren in numerischer Reihenfolge aneinandergrenzen. 1>a die Betätigung des Ringes durch zugeführte Impulse erfolgt, werden die Röhren, welche sich nach einem durch die einzelnen Impulse hervorgerufenen Arbeitsvorgang im Ring in leitendem Zustand befinden, einen Ziffernwert anzeigen, welcher bei Empfang der einzelnen Impulse um einen Schritt weiterrückt, was dazu führt, claß die Gruppe der leitenden Röhren Schritt für Schritt ,im Uhrzeigersinn um den Ring lieruni fortschreitet, wie es in Fig. 1: veranschaulicht wird.

1)ie folgende Tabelle veranschaulicht den leitenden und nichtleitenden Zustand der Röhren in verschiedenen Stadien des Arbeitsvorganges im Ring, in denen diesem eine verschiedene Anzahl von Impulsen zugeführt wird.

\nzahl von

Impulsen Röhren leitend Röhren

nichtleitend

0 o, 1, 2, 3, 4 5, 6, 7, 8, 9

r 1,2,3,4,5 6,7,8,9,0

2,3,4,5,) 7,8,9,o,1

3 3, 4, 5, (). 7 8, 9, 0, 1, 2

4 4, 5, 6, 7, 8 9, o, 1, 2,3

5 5,6,7,89 0,1,2,34

6 (), 7, 8, 9, o 1, 2, 3, 4, 5

7 7, 8, 9, 0, 1 2, 3,4 , 5, 6

8, 9, o, 1,2 3, 4, 5, 6, 7

9 9,0,1,2,3 4,5,6,7,,g

(I )() o, r, 2, 3, 4 5, 6, 7, 8, 9

Dementsprechend wird sich, nachdem irgendeine Anzahl von Impulsen den Ring von einer Ausgangs-oder Nullstellung ans in Betrieb gesetzt hat, ein bestmunter, zii dieser Anzahl von Impulsen gehörender Satz von Röhren in leitendem Zustand befinden. Die Anzahl der Impulse, welche auf den Ring eingewirkt haben, kann unter Zuhilfenahme eines geeigneten Mittels festgestellt werden.

M'ie hierin noch nliher bcschriebeilwerden wird, unterscheiden sich die Potentialwerte der Steuergitter und Anoden von Röhren in leitendem Zustand von denjenigen der Steuergitter und Anoden von Röhren in nichtleitendemZustand. Dieser Umstand kann füreine Schaltsteuerung und für die Steuerung eines zusätzlichen Mittels, wie z. B. eines Anzeige- und/oder Registriermittels, verwendet werden, um eine sichtbare Anzeige oder Registrierung der Angaben zu schaffen, welche durch den Arbeitszustand des Ringes dargestellt werden. Als Beispiel für eine Form eines Abfühlinittels könnte man einen, drehbaren Abfühlschalter verwenden, welcher mit zwei Armen ausgestattet ist, inn gleichzeitig das Potential gleichartiger Elektroden in den Endröhren der beiden Gruppen von leitenden lind nichtleitenden Röhren prüfen zu können. Dieser Schalter würde in der Lage sein, Mittel zu steuern, welche dann arbeiten würden, wenn das ermittelte Potential dem Potential von zwei leitenden oder zwei nichtleitenden Röhren entspräche, gleichgültig welche dieser beiden Gruppen zum Steuern ausgewählt würde.
Wenn man die oben angeführte Tabelle für den leitenden und nichtleitenden Zustand der Röhren vergleicht und als steuernden Faktor den leitenden Zustand der Röhren verwendet, so sieht man, daß der Fühlschalter, falls er in den einzelnen Stadien des Arbeitsvorganges die Endröhren der Gruppe prüfen würde, für die Darstellung jeder einzelnen Ziffer eine andere Kombination von Röhren vorfinden würde. So würden z. B. o und 4 den Zustand für Null darstellen; 3 und 7 würden anzeigen, daß drei Impulse an den Ring gebracht worden sind; 9 und 3 würden anzeigen, daß der Ring neun Impulse aufgenommen hat. Wenn der Arbeitszustand im Ring anzeigen würde, daß diesem drei Impulse zugeführt worden sind, dann würden die Fühlarme in jeder Ziffernstellung des Schalters eine leitende und eine nichtleitende Röhre feststellen, bis die Ziffer 3 erreicht würde. Zu diesem Zeitpunkt würde der Schalter die Röhren 3 und 7 fühlen, die sich beide in leitendem Zustand befinden und ein geeignetes Anzeige- und/oder Registriermittel steuern würden,um die Ziffer 3 anzuzeigen und/oder zu registrieren.
Aus der obigen Tabelle wird man ferner ersehen, daß die verschiedenen Arbeitsweisen eines Triggerpaares bei der Darstellung von Angaben eine verschiedene Bedeutung haben; das Triggerpaar, welches die Röhren o und 5 einschließt, wird z. B. bei leitendem Zustand der Röhre o einen Teil der Darstellung der Ziffern 6 bis o einschließlich bilden, während es bei leitendem Zustand der Röhre 5 einen Teil der Darstellung der 7iffern r bis 5 einschließlich ausmacht.
In der obigen Tabelle wird eine Anordnung gezeigt, in welcher die Röhren o, r, 2, 3 und 4 in leitendem Zustand als Ausgangs- oder Nullpunkt betrachtet werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Auswahl dieser Gruppe willkürlich vorgenommen wurde und daß eine beliebige andere Gruppe als Ausgangspunkt verwendet werden kann. Um zu erreichen, daß der Arbeitsvorgang im Ring immer in der Null- oder Ausgangsstellung einsetzt, sind geeignete Mittel vorgesehen, wie etwa Schalter in den Schirmgitterstromkreisen, welche die Aufgabe haben, die Stromkreise der Schirmgitter der Röhren 5, 6, 7, 8 und 9 zu unterbrechen, was zur Folge hat, daß diese Röhren in nichtleitenden und die zu ihnen gehörigen Röhren o, r, 2, 3 bzw. 4 in leitenden Zustand übergehen. Sobald die Röhren o, r, 2, 3 und 4 leitend werden, können die Schirmgitterstromkreise der Röhren 5, 6, 7, 8 und 9 wieder geschlossen werden, und der Ring ist bereit, zu arbeiten.
Stromkreise, welche zwei Vakuumröhren so verbinden, daß diese als ein Triggerpaar arbeiten, sind bekannt. Sie enthalten Verbindungen von jeder einzelnen Anode zu einer Potentialquelle über einen eigenen Widerstand, wodurch bewirkt wird, daß das Potential der Anode entsprechend dem leitenden oder nichtleitenden Zustand der Röhre variiert. Sie enthalten ferner andere Verbindungen, und zwar von der Anode jeder einzelnen Röhre zum Steuergitter der anderen Röhre im Paar, wodurch erreicht wird, daß die Änderungen des Potentials in den Anoden der Röhren des Paares in der Lage sind, das Potential des Steuergitters der anderen Röhre des Paares zu steuern. Ein auf die Stcuergitter beider Röhren des Paares von einem geeigneten impulserzeugenden Mittel übertragener Impuls bewirkt, daß die vorher leitende Röhre des Paares nichtleitend wird. Dies hat zur Folge, daß das Potential ihrerAnode auf einen Wert ansteigt, welcher, angewandt auf das Steuergitter der vorher nichtleitenden Röhre, das Steuerpotential dieser Röhre reduziert und sie in leitenden Zustand versetzt. Die Röhren werden in diesem Arbeitszustand bleiben, bis der nächste Impuls auf die Steuergitter auftrifft. Es ist eine bekannte Tatsache, daß ein Triggerpaar auf einen angewandten Impuls mit hoher Geschwindigkeit reagiert.
Um eine Verbindung der Triggerpaare in einem Ring herzustellen, damit diese Schritt für Schritt arbeiten, und uin zii verhindern, daß sämtliche Triggerpaare auf jeden einzelnen Impuls reagieren, werden die Steuergitter der Röhren der Triggerpaare mit Potentialen versehen, welche die Triggerpaare normalerweise daran hindern, auf die zugeführten Potentiale zu ragieren, und zwar erreicht man dies dadurch, daß diese in einem Netz untereinander verbunden werden, dessen Anordnung lediglich jeweils einem Triggerpaar gestattet, auf einen zugeführten Impuls zu reagieren. Die Netz- oder Vorbereitungsverbindungen, welche über einen geeigneten Widerstand von den Anoden der Röhren eines Triggerpaares zu den Steuergittern der Röhren eines anderen Paares führen, ermöglichen, daß die Anodenpotentiale des erstgenannten Röhrenpaares das Potential der Steuergitter des anderen Triggerpaares verändern, um das andere Triggerpaar vorzubereiten, abgesehen davon, daß sie außerdem noch auf das erstgenannte Paar eine Steuerung ausüben, um auf diese Weise das erwähnte andere Triggerpaar in die Lage zu versetzen, auf den nächsten, an den Ring gebrachten Impuls reagieren zu können.
Wie oben erklärt, besteht der Ring aus zehn Röhren, die auf folgende Weise zusammen verbunden sind, um Triggerpaare zu bilden: o mit 5, i mit 6, 2 mit 7, 3 mit 8 und 4 mit 9. Das Netz der Vorbereitungsverbindungen für diesen Ring ist in Fig. i veranschaulicht. Die Pfeile weisen auf die Röhren hin, deren Gitter gerade beeinflußt werden. Linie 70 stellt die Vorbereitungsverbindung der Anode der Röhre o mit dem Steuergitter der Röhre 6 dar. In gleicher Weise stellt Linie 71 die Verbindung der Anode von Röhre i mit dem Steuergitter der Röhre 7 dar; Linie 72 stellt die Verbindung der Anode der Röhre 2 mit dem Steuergitter der Röhre 8 dar; Linie 73 stellt die Verbindung derAnode der Röhre3 mit dem SteuergitterderRöhre9 dar; Linie 74 stellt die Verbindung der Anode der Röhre 4 .mit dem Steuergitter der Röhre o dar; Linie 75 stellt die Verbindung der Anode der Röhre _q mit dem Steuergitter der Röhre i dar; Linie 76 stellt die Verbindung der Anode der Röhre 6 mit dem Steuergitter der Röhre 2 dar; Linie 77 stellt die Verbindung der Anode der Röhre 7 mit dem Steuergitter der Röhre 3 dar; Linie 78 stellt die Verbindung der Anode der Röhre 8 mit dem Steuergitter der Röhre 4 dar, und Linie 79 stellt die Verbindung der Anode der Röhre 9 rnit dein Steuergitter der Röhre 5 dar. Die Anordnung dieser Vorbereitungsverbindungen zwischen den Röhren verschiedener Triggerpaare ist so gewählt, daß, wenn sich je fünf aufeinanderfolgende Röhren in leitendem Zustand befinden, nur eine dieser leitenden Röhren ihr Steuergitter mit der Anode einer anderen leitenden Röhre in Verbindung hat und nur eine nichtleitende, mit einer leitenden gepaarte Röhre ihr Steuergitter mit der Anode einer nichtleitenden Röhre in Verbindung hat. Diese Verbindungen bewirken, daß das Potential des Steuergitters der genannten einen leitenden Röhre weniger positiv sein wird als das Potential der Steuergitter in deri anderen leitenden Röhren. Sie werden ferner bewirken, daß das Potential des Steuergitters der nichtleitenden Röhre, welche mit der genannten einen leitenden Röhre in Triggerverbindung steht, weniger negativ sein wird als die anderen nichtleitenden Röhren. Unter diesen Bedingungen wird dieses einzelne Triggerpaar vorbereitet und in die Lage versetzt, auf die zugeführten Impulse reagieren zu können, so daß es beim Auftreffen des nächsten Impulses auf den Ring seinen Arbeitszustand ändern wird. Die oben angeführten Verbindungen werden in Fig. i durch Linie 74, welche das Steuergitter der leitenden Röhre o mit der Anode der leitenden Röhre 4 verbindet, sowie durch Linie 79 veranschaulicht, welche das Steuergitter der nichtleitenden Röhre des Paares, d. h. der Röhre 5 mit der Anode der nichtleitenden Röhre 9 verbindet.Mit Hilfe dieser Verbindungen wird das Triggerpaar, welches die Röhren o und 5 enthält, vorbereitet, um auf einen Eingabeimpuls zu reagieren.
Wenn das Triggerpaar mit den Röhren o und 5 seinen Arbeitszustand in Reaktion auf einen Eingabeimpuls ändert, geht die Röhre 5 in leitenden und Röhre o in nichtleitenden Zustand über. Ähnlich wie in der oben angegebenen Art werden diese Röhren in ihrem geänderten Zustand mit Hilfe der Linien 75 und 7o bewirken, daß das Triggerpaar mit den Röhren i und 6 für eine Reaktion auf den nächsten, auf alle Röhren übertragenen Impuls vorbereitet wird. Dieser Vorgang der aufeinander folgenden Vorbereitung der Triggerpaare, der sich aus der Änderung der Arbeitsweise anderer Triggerpaare ergibt, ermöglicht es, daß die Triggerpaare des Ringes nacheinander in endloser, schrittweiser Folge, in Reaktion auf zugeführte Impulse ihre Arbeitsweise ändern.
Wenn irgendeine Anzahl von Impulsen an den Ring gebracht worden ist, wird die Gruppe von Röhren, die sich in leitendem Zustand befindet, dem Wert der Gesamtzahl von Impulsen entsprechen, die den Ring, seitdem er in seine Nullstellung gebracht worden ist, betätigt haben. Diese Gruppe von Röhren kann, falls gewünscht, dazu benutzt werden, andere Mittel zu steuern.
Infolge der besonderen Kombination von Triggerverbindungen und Vorbereitungsnetzverbindungen, die in Anwendung kommen, kann; das Potential in den Steuergittern der leitenden Röhren der nichtvorbereiteten Triggerpaare hinreichend positiv gemacht werden, so daß keine dieser Röl1i en von den negativen Eingabeimpulsen wesentlich beeinflußt wird; ferner kann das negative Potential in den Steuergittern der nichtleitenden Röhren der nichtvorbereiteten Triggerpaare so weit über den Elektronenstromabsperrpunkt erhöht werden, daß die nichtleitenden Röhren von den Potentialänderungen der Anoden der leitenden Röhren, mit welchen sie in Triggerverbindung stehen, nicht wesentlich beeinflußt werden. Diese beiden Umstände tragen zur Stabilität des Ringes gegen Fehlbetätigung bei.
Außer dem Umstand, daß die Kombination von Triggerverbindungen und Vorbereitungsnetzverbindungen einen Ring rnit hoher Stabilität gewährleistet, bewirkt sie noch, daß ein Ring entsteht, der auf zugeführte Impulse mit großer Geschwindigkeit reagiert, und zwar deshalb, weil mit Hilfe der Vorbereitungsarbeit das positive Potential im Steuergitter der leitenden Röhre des vorbereiteten Paares bis zu einem Punkt herabgesetzt werden kann, welcher hinreicht, die Röhre in die Lage zu versetzen, daß diese auf die Eingabeimpulse reagiert und einenTtiggervorgang hervorrufen kann. Zur gleichen Zeit kann auch das negative Gitterpotential in der nichtleitenden Röhre des vorbereiteten Triggerpaares so weit herabgesetzt werden, daß ein geringerPotentialanstiegder Kathode der vorherleitenden Röhre des Paares bei Einwirkung des Eingabeimpulses auf diese Röhre eine Herabsetzung des negativen Gitterpotentials der nichtleitenden Röhre bewirkt und (las Einsetzen des leitenden ,Zustandes in ihr ermöglicht. Dieser leitende Zustand bewirkt anfangs mit Hilfe der Triggerverbindung, daß das Steuergitter der anderen Röhre negativer wird und unterstützt den Eingabeimpuls, das Steuergitter der früher leitenden Röhre des Paares zum Elektronenstromsperrpunkt zu bringen. lies ermöglicht, daß das Triggerpaar seinen Arbeitszustand rasch ändert. Die Vorbereitungsaktion lindert daher das vorbereitete Triggerpaar insofern, daß dieses von einem Zustand hoher Stabilität in einen Zustand übergeht, in welchem es auf die negativen Eingabeimpulse sehr rasch reagiert.
Wenn der Ring eine Stellenreihe eines Addierwerkes für mehrstellige Beträge bildet, können zwischen den einzelnen Stellenreihen geeignete Übertragungsmechanismen eingerichtet werden, welche die Aufgabe haben, jedesmal, wenn ein Ring einer bestimmten Stellenreihe einen Arbeitszyklus abgesahlossen hat, die Buchung eines Einers in dein Ring der nächsthöheren Stellenreihe zu veranlassen. Stromkreise Das Stroinkreisdiagramm für den zur Erläuterung der Erfindung gewählten Ring wird in Fig. 2 gezeigt. Der neuartige Ring besteht aus zehn 1 S 5-Kleinstvakuumröhren mit Batteriebetrieb. Die Verwendung von Röhren der Type 1 S5 bei der Bildung des Ringes gestattet die Herstellung eines stabilen, mit Höchstgeschwindigkeit arbeitenden, von einer Batterie betriebenen Ringes. Diese Röhrentype ist jedoch nicht als einzige im Ring verwendbare Type zu betrachten, da in den Fällen, wo kein Wert auf einen Batteriebetrieb gelegt wird, jede Vakuumröhre mit scharf abgegrenztem Elektronenstromsperrpunkt, niedrigem Gleichstromanodenwiderstand (wenn das Gitter unter einem Potential von Null steht) und, falls hohe Arbeitsgeschwindigkeit gewünscht wird, mit niedriger Zwischenelektrodenkapazität zur Verwendung im Ring geeignet ist.
Bei Verwendung der i S5-Röhrentype kann die Anode desDiodenteiles derRöhre, falls erwünscht, unmittelbar mit dem Steuergitter des Pentodenteiles der Röhre verbunden werden. In dem vorliegenden Stromkreisdiagramm wurde jedoch die Diodenanode und ihre Verbindung mit dem Steuergitter weggelassen, da diese weder für ein einwandfreies Arbeiten des Ringes noch für das Verständnis des Ringes notwendig sind.
Die einzelnen Potentiale, welche angeführt werden, werden in bezug auf Erde angegeben. Es besteht keineswegs die Absicht, die Erfindung auf die besonderen Potentiale oder die für Widerstand und Kapazität angeführten Werte zu beschränken, da die Potentiale lediglich nach dem Gesichtspunkt ausgewählt wurden, für die Darlegung geeignetePotentiale anzugeben und die für die Stromkreiselemente Kapazität und Widerstand angegebenen Werte relativ den gewählten Potentialen entsprechen. Es ist klar, daß man andere Röhrentypen verwenden kann. Man kann ferner andere Potentiale verwenden und in diesem Fall die Stromkreiselemente entsprechend anpassen. Die Kathoden der Röhren von der Type 1 S 5 werden direkt geheizt. Ihre Verbindungen mit einer Quelle für Heizpotential von 1,4 Volt werden in dem Diagramm in der üblichen Weise dargestellt.
Die Anoden der Röhren beziehen Potential vom Pol 8o (Fig. 2), welcher mit positivem Potential von 125 Volt versehen wird und mit einem Anodenpotentialversorgungsleiter 81 in Verbindung steht. Die Anode jeder Röhre steht mit dem Versorgungsleiter 81 über einen Widerstand von 50000 Ohm in Verbindung. Als Muster kann die Verbindung für die Anode 82 der Röhre o dienen. Sie führt von Punkt 83 im Versorgungsleiter 81 über den Widerstand 84 und den Punkt 85 zur Anode.
Die Schirmgitter der Röhren werden mit positivem Potential von 67,5 Volt von Pol 86 aus beliefert, mit dem ein Leiter 87 in Verbindung steht. Jedes Schirmgitter steht mit diesem Leiter in unmittelbarer Verbindung; die Verbindungen für die Schirmgitter der Röhren 5, 6, 7, 8 bzw. 9 enthalten jedoch Schalter 88, 89, 9o, 91 und 92, die in geeigneter Weise vorübergehend geöffnet werden können, um von diesen Schirmgittern das Potential zu entfernen. Dies hat zur Folge, daß diese Röhren in nichtleitenden ,Zustand und die 1 Röhren o, 1, 2, 3 und 4 in leitenden Zustand übergehen, d. h. der Ring wird in Ausgangsstellung gebracht.
Die Kathoden und Bremsgitter der Röhren stehen unmittelbar mit der Erde in Verbindung.
Die Steuergitter der Röhren werden mit einer Quelle für negatives Potential, ferner mit einem Eingabeimpulsleiter und mit Hilfe der Triggerverbindungen und der Vorbereitungsnetzverbindungen mit den Anoden anderer Röhren verbunden.
Die Verbindungen der Steuergitter der einzelnen i Röhren mit der negativen Potentialquelle sind ähnlich und werden aus der Verbindung für das Steuergitter 93 der Röhre o verständlich. Dieses steht über Widerstand 94 von 1 Megohfn mit Punkt 95 im negativen Potentialversorgungsleiter 96 in Verbindung, der von i Pol 97 ausgeht, auf welchen negatives Potential von 135 Volt angelegt wird. Diese Verbindungen versorgen die Steuergitter mit negativem Steuerpotential.
Die Verbindungen zwischen den Steuergittern der einzelnen Röhren und dem Eingabeimpulsleiter sind ebenfalls ähnlich. Auch für sie ergibt sich ein klares Bild aus der Verbindung für das Steuergitter 93 der Röhre o. Gitter 93 wird über Punkt ioi und Kondensator log von 5 Mikro-Mikrofarad mit dem Punkt 103 im Eingabeimpulsleiter 104 elektrostatisch gekoppelt, welcher am Pol 105 von einem geeigneten impulserzeugenden Mittel mit negativen Potentialimpulsen versorgt wird. Diese Impulse stellen Angaben dar und bewirken das Schritt-für-Schritt-Arbeiten des Ringes. Diese Verbindungen ermöglichen, daß jeder Impuls auf alle Röhren des Ringes übertragen wird und bewirken ferner, daß sich in einem vorbereiteten Triggerpaar eine Änderung im Arbeitszustand ergibt.
Wie schon früher erwähnt wurde, sind die Röhren des Ringes so verbunden, daß sie Triggerpaare bilden, in denen das Steuergitter jeder einzelnen Röhre mit der Anode der anderen Röhre des Paares in Verbindung steht. Als Muster für die Verbindung zwischen den Röhren verschiedener Paare dienen die Verbindungen, finit deren Hilfe die Röhren o und 5 arbeitsmäßig gekoppelt werden, um ein Triggerpaar zu bilden. Sie verlaufen wie folgt: Vom Steuergitter 93 der Röhre o führt ein Teil der Triggerverbindung über die Punkte ioi und 1o6, Widerstand 107 von 870 000 Ohm, den dazu parallelen Kondensator 1o8 von 2o Mikro-Mikrofarad, von da weiter über die Punkte log und iio und Leiter iii zu Punkt 112, mit welchem die Anode 113 der Röhre 5 verbunden ist. Der andere Teil der Triggerverbindung zwischen diesen Röhren führt von dem Steuergitter 114 der Röhre 5 über Punkt 115, Leiter 116, Punkt 117, Widerstand 118 von 870 ooo Ohm, den dazu parallelen Kondensator iig von 2oMikro-Mikrofarad, von da weiter über die Punkte 120 und 121 und Leiter 122 zu Punkt 85, mit welchem die Anode 82 der Röhre o verbunden ist. Diese Verbindungen zwischen den Anoden und den Steuergittern der Röhren o und 5 sind es, welche in Fig. i durch die Linie 61 dargestellt werden. Sie ermöglichen, daß die Potentialveränderungen in den Anoden der Röhren auf die Steuergitter übertragen werden, um die Arbeitsweise der Röhren als Triggerpaar zu steuern. Gleichartige Verbindungen verbinden die Röhren i und 6, 2 und 7, 3 und 8 sowie 4 und g zii Triggerpaaren. Die Steuergitter sind auch finit Vorbereitungsverbindungen ausgestattet, welche von den Steuergittern der Röhren einesTriggerpaares zu den Anoden der Röhren eines anderen Triggerpaares führen. Die Vorbereitungsverbindungen für (las Steuergitter 93 der Röhre o, welche in Fig. 2 starkliniert ist, entspricht der Linie 74 in Fig. i. Sie geht von Punkt 128 (Fig. 2), mit dem die Anode 129 der Röhre 4 verbunden ist, aus und führt weiter über Leiter 130, die Punkte 131 und 132, Leiter 133 und Widerstand 134 von 2 Megohm zu Punkt ioi, mit dem das Steuergitter 93 verbunden ist. Ähnliche Vorbereitungsverbindungen, die in Fig. 2 ebenfalls starkliniert sind, führen von derAnode 82 derRöhre o zum Steuergitter 13g der Röhre 6; von Anode 113 der Röhre 5 zum Steuergitter 14o der Röhre i; von Anode 141 der Röhre Z zu Steuergitter 142 der Röhre 7; von Anode 143 der Röhre 6 zu Steuergitter 144 der Röhre 2; von Anode 145 der Röhre 2 zu Steuergitter 146 der Röhx e 8 ; von Anode 147 der Röhre 7' zii Steuergitter 148 der Röhre 3; von Anode 149 dei Röhre 3 zu Steuergitter 150 der Röhre g; von Anode 151 der Röhre 8 zu Steuergitter 152 der Röhre 4 und von Anode 153 der Röhre g zu Steuergitter 114 der Röhre 5.
Die Anordnung der Vorbereitungsverbindungen ist derart, daß in einem beliebigen Stadium des Arbeitsvorganges im Ring nur ein Triggerpaar vorbereitet ist, und zwar dadurch, daß das Steuergitter ihrer leitenden Röhre mit der Anode der leitenden Röhre eines anderen Paares und das Steuergitter ihrer nichtleitenden Röhre mit der Anode einer nichtleitenden Röhre eines anderen Paares in Verbindung steht. Bei leitendem Zustand der Röhren o, 1, 2, 3, und 4, wie in Fig. 2 gezeigt, steht das Steuergitter 93 der Röhre o mit der Anode 129 der Röhre4 und Steuergitter 114 mit derAnode der Röhreg in Verbindung. Dies hat zur Folge, daß das Steuergitter 93 der Röhre o weniger positiv wird als die Steuergitter der anderen leitenden Röhren, daß ferner das Steuergitter 114 der Röhre 5 weniger negativ wird als die Steuergitter der anderen nichtleitenden Röhren. Dies bewirkt die Vorbereitungsaktion, durch welche dieses Triggerpaar in die Lage versetzt wird, auf einen an den Ring gebrachten negativen Potentialimpuls zu reagieren. Wenn das Triggerpaar mit den Röhren o und 5 auf einen Impuls reagiert liat, werden sich die Röhren 1, 2, 3, 4 und 5 in leitendem Zustand befinden, und das Triggerpaar mit den Röhren Z und 6 wird vorbereitet. Auf diese Weise bewirkt jedes Triggerpaar, welches auf einen Impuls reagiert, daß ein anderes Triggerpaar vorbereitet wird. Dies ergibt, daß der Ring in Reaktion auf Eingabeimpulse für schrittweises Arbeiten gesteuert wird. Das Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, daß die Eingabeimpulse an die Steuergitter der Röhren angewandt werden; es wird jedoch damit keineswegs beabsichtigt, die Erfindung auf diese Anordnung zu beschränken, da die Eingabeimpulse auch auf eines der anderen Gitter einer Mehrgitterröhre angewandt werden können, um das Arbeiten der Röhren des Ringes zii bewirken. Arbeitsweise Der Ring wird dadurch zum Arbeiten vorbereitet, daß an die Pole 8o, 86 und 97 die erforderlichen Potentiale angewandt und die in den Stromkreisen für die Schirmgitter der Röhren 5, 6, 7, 8 und g angebrachten Schalter 88, 89, go, g1 und 92 kurz geöffnet werden. Die Beseitigung dieses Schirmgitterpotentials wird bewirken, daß sich diese Röhren in nichtleitendem,Zustand befinden werden. Diese werden mit Hilfe der Triggerverbindungen die Röhren o, 1, 2, 3 und 4 in leitenden Zustand versetzen. Dies ist die Stellung des Ringes, welche willkürlich als Null- oder Ausgangsstellung gewählt worden ist. Der Ring kann jetzt durch negative Potentialimpulse in Betrieb gebracht werden.
Wie in dieser Beschreibung früher erklärt wurde, steht die Anode jeder einzelnen Röhre über einen eigenen Widerstand, wie 84 (Fig.2), mit einer Potentialquelle in Verbindung, so daß das Leiten der Röhre ein Abfallen des Potentials ihrer Anode bewirkt. Von allen in diesem Stadium des Arbeitsvorganges leitenden Röhren wird die Röhre o, deren Steuergitter 93 durch eine Vorbereitungsverbindung mit der Anode 120 der leitenden Röhre .4 in Verbindung steht, die einzige leitende Röhre sein, deren Steuergitter durch eine Vorbereitungsverbindung mit einer Anode verbunden ist, deren Potential durch den leitenden Zustand in der Röhre herabgesetzt worden ist. Dies hat zur l@olge, daß das Steuergitter 93 weniger positiv sein wird als die Steuergitter der anderen leitenden Röhren, da diese Gitter durch Vorbereitungsverbindungen mit Anoden in Verbindung stehen, deren Potential nicht durch leitenden Zustand der zii ihnen gehörigen Röhren herabgesetzt wird.
In iihnlicher `Verse wird unter den nichtleitenden Rohren die Röhre 5, deren Steuergitter 114 durch eine Vorbereitungsverbindung mit der Anode 1,53 der nichtleitenden Röhre o in Verbindung steht, die einzige nichtleitende Röhre sein, deren Steuergitter durch eine Vorbereitungsverbindung finit einer Anode in Verbindung steht, deren Potential nicht durch einen leitenden Zustand herabgesetzt worden ist. Dies hat zur l,'olge, daß das Steuergitter 114 weniger negativ sein wird als die Steuergitter der anderen nichtleitenden Röhren, da diese Gitter durch Vorbereitungsverbindungen finit Anoden in Verbindung stehen, deren Potential durch den leitenden Zustand der zu ihnen gehörigen Röhren herabgesetzt worden ist. Jeder der beiden Vorginge, nämlich Reduktion des positiven Potentials in dem Steuergitter der leitenden Röhre o oder Reduktion des negativen Potentials im Steuergitter der nichtleitenden Röhre 5 des Paares, würde für sich allein bewirken, daß das Triggerpaar mit diesen Röhren für Reaktion auf negative Potentialimpulse vorbereitet würde. Wenn aber beide Vorbereitungsvorgänge zur gleichen ,Zeit verwendet werden, so steigert sich dadurch der Vorbereitungseffekt, und es kommt ein Ring zustande, der bei Höchstgeschwindigkeit hervorragend stabil arbeitet.
Wenn die Triggerpaare so vorbereitet werden, daß man das Anodenpotential einer Röhre eines anderen Paares dazu verwendet, das Potential des Steuergitters der leitenden Röhre des vorbereiteten Paares weniger positiv und (las Anodenpotential der anderen Röhre des anderen Paares dazu verwendet, das Potential des Steuergitters der nichtleitenden Röhre des vorbereiteten Paares weniger negativ zu machen, so kommt ein Ring mit hoher Stabilität zustande, und zwar deswegen, weil einerseits die Potentiale der Steuergitter der leitenden Röhren der nichtvorbereiteten Triggerpaare hinreichend positiv gemacht werden können und auf diese Weise die Eingabeimpulse keinen wesentlichen Einfluß auf die Leitfähigkeit dieser Röhren ausüben. Andererseits können gleichzeitig die negativen Potentiale in den Steuergittern der nichtleitenden Röhren der nichtvorbereiteten Triggerpaare in so hohem Maß über das für eine Sperrung des Elektronenstromes notwendige Potential gesteigert werden, daß jede mögliche Veränderung, die sich in dem Potential der Anoden, mit denen diese Steuergitter in Triggerverbindung stehen ergeben könnte, keinen wesentlichen Einfluß auf die Nichtleitfähigkeit der nichtleitenden Röhren ausüben wird. Jeder dieser beiden Vorgänge hat die Tendenz, ein( durch die Eingabeimpulse eventuell verursachte Fehlbetätigung zu verhindern. Wenn beide zur gleicher Zeit im Ring vorhanden sind, sichern sie in doppelten-Maße gegen eine Fehlbetätigung.
Wenn auf den Pol 105 und damit auf Leiter 104 mit Hilfe eines geeigneten Impulserzeugungsmittels ein negativer Potentialimpuls angewandt wird, um einen Schritt im Arbeitsvorgang des Ringes zu bewirken, so wird dieser Impuls durch Kondensatoren, wie Zog, durch welche die Steuergitter mit Leiter Zoo elektrostatisch gekoppelt werden, auf die Steuergitter sämtlicher Röhren angelegt. Der Impuls wirä den nichtleitenden Zustand in den Röhren 5, 6, 7, 8 und 9, die bereits bis zum Absperrpunkt mit Potential versehen sind, nicht ändern. Der Impuls wird bewirken, daß die Steuergitter der Röhren o, Z, 2, 3 und 4 weniger positiv werden. Dies hat zur Folge, daß die Leitfähigkeit dieser Röhren um verschiedene Beträge reduziert wird und das Potential deren Anoden entsprechend ansteigt. Die Impulsgröße wurde so gewählt, daß der Impuls, während er die Leitfähigkeit in den leitenden Röhren uni einen geringfügigen Betrag herabsetzen kann, nicht in der Lage ist, das positive Potential in den Steuergittern der Röhren Z, 2, 3 und 4 zu überwinden und sie in nichtleitenden Zustand zu versetzen. Die einzige Röhre, welche durch den Impuls wesentlich beeinflußt werden kann, ist die Röhre o, deren Steuergitter als Folge des Vorbereitungsvorganges weniger positiv gemacht worden war. Dementsprechend wird die Röhre o, wenn der Impuls auf das Steuergitter 93 angewandt wird, in stärkerem Maße beeinflußt als die anderen Röhren, und das Potential ihrer Anode 82 wird auf einen höheren positiven Wert ansteigen als der Wert, den die Anode einer der anderen vorher leitenden Röhren aufweist. Der Potentialanstieg in den Anoden der Röhren o, r, 2, 3 und 4 wird mit Hilfe der Triggerverbindungen auf die Steuergitter der Röhren 5, 6, 7, 8 bzw. 9 übertragen, und der Potentialzuwachs in der Anode der Röhre o wird als einziger hinreichend groß sein, um eine triggerverbundene nichtleitende Röhre, nämlich die Röhre 5 in leitenden Zustand zu versetzen. Daher wird das vorbereitete Triggerpaar mit den Röhren o und 5 das einzige sein, welches auf den Impuls reagiert.
Es wird erinnerlich sein, daß die Steuergitter der nichtleitenden Röhren über den Sperrpunkt hinaus mit negativem Potential versehen werden und daß die Vorbereitungsverbindung das negative Potential im Steuergitter der Röhre 5 des vorbereiteten. Paares beinahe bis zum Absperrpunkt reduziert hat. Auch dieser Umstand dient dazu, das wahlweise Arbeiten eines Triggerpaares zu steuern, da von allen Triggerpaaren lediglich in dem vorbereiteten Triggerpaar das Potential des Steuergitters seiner nichtleitenden Röhre auf einen Wert reduziert wird, der durch den Anodenpotentialanstieg in der zu ihr gehörigen Röhre überwunden werden kann, um eine Änderung der Arbeitsweise des Paares herbeizuführen.
Das Arbeiten des Triggerpaares wird sehr rasch vor sich gehen, da der Vorbereitungsvorgang das positive Potential im Steuergitter 93 der leitenden Röhre o reduziert hat, was den Eingabeimpuls in die Lage versetzt, einen Triggervorgang einzuleiten, und da dieser ferner das Steuerpotential im Steuergitter 114 der nichtleitenden Röhre 5 reduziert hat, was wiederum den ATiodenpotentialanstieg in der Röhre o in die Lage versetzt, die Röhre 5 rasch in leitenden Zustand zii versetzen. Sobald die Röhre 5 leitend wird, wird sie niit Hilfe der Triggerverbindung zwischen ihrer Anode 113 und dem Steuergitter 93 der Röhre o in der Lage sein, zu bewirken, daß der Potentialabfall ihrer Anode auf das Steuergitter 93 der Röhre o angewandt wird, um den negativen Eingäbepotentialimpuls zu iinterstützcii, was zur Folge hat, daß die Röhre o beschleunigt zur völligen Sperrung des Elektronenstromes getrieben wird.
Auf diese Weise ermöglicht die Kombination von Triggerverbindungen und Vorbereitungsverbindungen, <laß ein Ring zustande kommt, welcher in der Lage ist, auf angewandte Eingabeimpulse schnell zu reagieren, und daß dieser von Impulsen mit sehr hoher Frequenz betrieben werden kann.
Wenn das Triggerpaar mit den Röhren o und 5 in Reaktion auf den ersten Impuls seinen Arbeitszustand geändert hat, wird es in dieser Stellung verbleiben und <las Triggerpaar mit den Röhren r und 6 darauf vorbereiten, beim nächsten auf den Ring angelegten Impuls in Tätigkeit überzugehen. Wenn die Triggerpaare mit den Röhren z und 6, 2 und 7, 3 und 8 sowie 4 und 9 in Reaktion auf Eingabeimpulse gearbeitet haben, wird das Triggerpaar mit den Röhren o und g erneut vorbereitet, so daß dieses Triggerpaar bei Empfang des sechsten Impulses seinen Arbeitszustand ändern wird und die Röhre 5 erneut in nichtleitenden und die Röhre o in leitenden Zustand gebracht wird. Auf ähnliche Weise werden weitere Impulse ein weiteres Schritt für Schritt erfolgendes Arbeiten der Triggerpaare hervorrufen, die durch ihre jeweilige Arbeitsweise eine Anzeige der Angaben gewähren, welche der Gesamtanzahl von empfangenen Impulsen entspricht.
Die Erfindung wurde in Verbindung mit einem Ring beschrieben, welcher eine Stellenreihe von Angaben darstellt, denen das Dezimalzahlensystem zugrunde liegt. Es ist jedoch klar, daß der Ring eine beliebige Anzahl von Röhrenpaaren enthalten kann und nicht auf die Verwendung von zehn Röhren beschränkt ist, daß der Ring ferner von Impulsen unterschiedlich zum Arbeiten gebracht werden kann, um andere Angaben als Zahlenangaben darzustellen, und daß der Ring schließlich als Schaltring verwendet werden kann, um Potentiale auf andere Mittel zu übertragen, um deren Arbeitsweise zu steuern.

Claims

PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zum Zählen elektrischer Impulse mit einer Mehrzahl von als Triggerpaare verbundenen Elektronenröhren und Startmitteln zum Einleiten des Leitens einer Röhre jedes Paares, wobei die Triggerpaare eines nach dem anderen in endloser Kettenfolge in Erwiderung auf aufeinanderfolgende Impulse negativer Polarität, welche gemeinsam auf Steuerelektroden in den Röhren über einzelne Kondensatoren angewandt werden, ihren leitenden Zustand ändern, gekennzeichnet durch derartige Verbindungen zwischen der Anode jeder Röhre und einer Steuerelektrode einer Röhre des Triggerpaares, das als nächstes in der Kette nachfolgt, daß nur eine leitende Röhre ihre Anode mit einer Steuerelektrode der leitenden Röhre des nachfolgenden Paares verbunden hat, was bewirkt, daß das Potential dieser letzten Steuerelektrode ein solches ist, daß es auf den Abtrennungspunkt bei Erhalt des nächsten Impulses zurückgeführt wird.