Nederlands Radiogenootschap

Tijdschrift van het

Nederlands Radiogenootschap

DEEL XVIII No. 5/6 NOVEMBER 1953

H ^ejntjdjrik. A ^{n t o o n} JL^oflejsttz

18S3 - 1928

254 Balth. v. d. Pol

H* A* Lorentz and the bearing of his work on electromagnetic telecommunication3)

by Balth. v. d. P o l* 2)

The purpose of this paper, published in the centenary year of L o re n tz ’s birth (18 July 1853) is to draw attention’to L o r e n tz ’s personality and achievements and to the bearing of his work on the theory of electrom agnetic telecommunication.

W ith one great exception, L o r e n tz never tackled any direct­

ly technical problem. H is w ork concerned theoretical physics, and as such has many applications to electrom agnetic telecom­

munication. M oreover much of it is so classical that, in modern times, one is apt to forget th at he w as the originator of seve­

ral ideas which are of daily use in our communication technique.

W hen glancing over the long list of his publications, one is struck by the fact th at he fertilized nearly all those parts of theoretical physica, which in his lifetime, had reached a certain state of provisional m aturity enabling them to be w orked out theoretically. Thus we find many fundam ental contributions from his pen in theoretical mechanics, therm o-dynam ics, hydrodyna­

mics, kinetic theory, theory of solid bodies, light, heat, and general wave propagation. But perhaps his main w ork concern­

ed the electrom agnetic field, the theory of electrons and rela- vity theory.

L o r e n tz , however, lived in an age which saw the begin­

nings of the quantum theory enunciated by M a x P la n c k and the new theory of the atom elaborated by N ie ls B o h r. A1 though he w as working within the fram ew ork of classical physics and both these theories w ere in violent contrast to classical views, L o r e n tz was one of the first to grasp their far-reaching im portance and to realise the profound bearing they w ere des­

tined to have on the future of theoretical physics.

It w as his regular custom to communicate and expound these new ideas to his pupils in his famous lectures on M onday mor­

nings at 11 o’clock at Leiden U niversity. These lectures were of an exceptionally brilliant nature and their clarity proved his complete m astery of his subject. Among the audience in his small

a) R eprint from the Journal of the I.T .U . 2) D irector C .C .I.R . G eneva.

H. A. Lorentz 255

lecture room other great physicists of his time, such as E h re n fe s t, E in s te in and many more w ere often present.

A fter expounding the views of the originators of some new theories in these lectures, he would often go on to point out the subtleties of the ideas or any slight inadequacy in the a r­

guments used. And then, to use his own w ords, he would ,,turn the subject round and round and over and over Thus he often w as able to shed on it some new light of his own. In the next lecture he would usually go on w ith the subject and hardly anybody ‘among the audience became aw are of the fact that all which followed w as his own creative w ork often prepared only a few days before.

Typical of L o r e n t z ’s genius was the great ease with which he cou id m aster physical subjects, even those, or particularly th ose, which in his time, belonged to the most difficult part of theoretical physics. The unique gift is clearly shown in the w ay in which he used to read scientific articles which his students occasionally subm itted to him for criticism before publication.

The quickest w ay for him to respond to such a request was as follow s: first he read the beginning of the paper, w here the theoretical problem w as expounded; next, he took a piece of paper and solved the problem himself; then he looked at the end of the article and if the solution was the same as his own he was fairly sure th at the reasoning w as sound.

His very great gift of elucidating complicated physical pro­

blems is also exemplified by the w ay in which he often res­

ponded to scientific questions put to him by his colleagues or pupils. Instead of answering them directly, it w as his habit to repeat the question in such a sharp and concise form that the answ er at once became evident.

A t the beginning of this century L o r e n t z w as universally regarded as the leading theoretical physicist of his time. No w onder th at he w as the Chairm an „par excellence” of several international scientific congresses. A part from his D utch m other tongue, he com pletely m astered English, French and Germ an.

A characteristic feature of his chairm anship was that frequently alter listening to a complicated scientific contribution by one of the members of the congress, he would summarise w hat had been said in such a brilliant and concise w ay th at only at that moment did the subject become clear to the audience, including perhaps the very member who had made the contribution.

L o r e n t z was much adm ired by all great physicists of his

'256 Balth. v. d. Pol

time not only for his scientific achievements but also for his human qualities, especially his extrem e honest³r and modesty.

I am allowed to quote here from an unpublished tribute to L o r e n t z which A l b e r t E i n s t e i n w rote, a few weeks ago, on th e occasion of the centenary of L o r e n t z ’s birth:

„1 often had an opportunity to attend H. A. L o r e n t z ' s lectures, wich he regularly gave to a small circle of younger colleagues, after his retirem ent from his general professor­

ship. Everything th at em anated from this suprem ely great mi nd w as as clear and beautiful as a good w ork of art;

and one had the impression th at it all came out so easily and effortlessly, as I have never experienced it from anyone else.”

„If we younger ones had known H. A. L o r e n t z only as a great lum inary, our adm iration and veneration for him would already have been of an extrem ely special kind.

B ut w hat I feel when I think of H. A. L o r e n t z is not covered by a long w ay by th at veneration alone. For me personally, he m eant more than all the others I have met

on my life's journey”.

L o r e n t z ' s w ork and its bearing on the theorie of electro­

magnetic telecommunication date back to his doctorate thesis which he w rote at the age of 22. The subject is the theory of the reflection and refraction of light from the point of view of M a x w e 11's equations. M a x w e 11 had shown th at his equa­

tions proved the electric nature of light w aves. H ow ever, at the time L o r e n t z w rote his thesis (1875) there w ere still several competing theories. L o r e n t z definitely concludes th at:

„O n the basis of researches on the reflection and refrac­

tion of light, M a x w e l l ’s theory is to be preferred”.

The formulae deduced there, at a time when there w as no radio, from the basis of all subsequent w ork in radio on the reflec­

tion and refraction of electrom agnetic w aves, for instance by the earth.

L o r e n t z concludes his thesis with the following sentence :

„F ar from having taken final shape, M a x w e l l ' s theory still requires the elucidation of m any obscure points of

H. A. Lorentz 257

which only a quite inadequate explanation can be given at the present time. But one of the interesting aspects of any progress we make in our knowledge of nature is the fact that it clearly shows w hat remains to be achieved and points out the direction that should be taken by future research if it is to be successful.”

These sentences, which are of a visionary nature, and which w ere w ritten at the age of ^{2 2}, contain the germ of most of his later w ork on the theory of electromagnetism.

The main difficulty actually left by M a x w e l l w as the im­

possibility of explaining on the basis of his theory light spectra such as those em itted ^{b y} several chemical substances. It is here that L o r e n t z penetrated the problem and tried to clarify m atters. In M a x w e l l ’s time, w hat we now call the dielectric constant and magnetic perm eability w ere regarded as overall properties of m atter th at could be m easured statically or w ith slowly varying fields. But no insight into the reason w hy diffe­

rent substances showed different constants was available and w hy these „constants” varied so much w ith the frequency of the jwaves. It is here that L o r e n t z postulated as early as 1878 the idea that the propagation of electrom agnetic waves through ponderable m atter was governed by small electrically charged particles in the substances. L o r e n t z subsequently w orked out this fundam ental idea in all its details and thus created the theory of electrojis. He did this originally w ith a view to a better understanding of how short light-w aves are propagated through ponderable m atter. H ow ever, these theore­

tical results also clarified many properties of longer electrom ag­

netic waves such as are now adays used in radio communica­

tion.

For instance, the forces in an electrom agnetic field acting on electrons, and therefore their montions, were fully w orked out and crystallised in a set of m athem atical equations which can be considered to be a developm ent and elaboration of M a x w e 11 s equations : e.g. the force acting on an electron moving in a con­

stant magnetic field could be calculated. These formulae still form the basis of the working of modern m agnetrons as used in rad ar and other short wave communications; and also of modern cyclotrons which are used extensively for nuclear research.

The idea th at the mass of an electron is partially or w holly of an electrom agnetic nature was also elaborated by L o r e n t z .

258 Balth. v. d. Pol

In Leiden in O ctober 1896, Z e e m a n published the results of his experim ents. H e placed a light source, such as a sodium flame, in a strong magnetic field and found th at the spectrum lines were slightly broadened or displaced, showing that the frequency of the em itted light had changed slightly on account of the presence of the magnetic field.

A t the time of Z e e m a n ' s discovery, L o r e n t z had already com pletely developed his theory of electrons. Thus w ith the aid of his theory L o r e n t z could at once deduce from Z e e m a n ' s experim ents the ratio e/m betw een the charge and the mass of the electrons vibrating in the sodium flame. This ratio w as found to be of the order of IO⁷ in C.G .S. units. He could also predict the state of polarisation of the em itted light which Z e e m a n im m ediately found confirmed.

In O ctober 1897, another great physicist, Sir J. J. T h o m s o n , in Cam bridge, England, published the findings of his experim ents w here he reflected elem entary particles produced in discharge tubes w ith the aid of electric and magnetic fields; in this w ay he also obtained numerical values for the ratio of the mass and the charge of his particles. The fact th at the ratio ejm found by J. J. T h o m s o n w as not far from the similar ratio which L o r e n t z ' s theory could deduce from Z e e m a n ' s experim ent showed th at these particles w ere probably identical in the two w idely divergent experim ents. Thus the electron w as born. It can therefore be said th at the electron w as independently invented by L o r e n t z in Leiden and discovered by J. J. T h o m ­ s o n in Cam bridge. All three physicists, Z e e m a n , L o r e n t z and T h o m s o n were, a few years later, honoured with the N obel prize.

The piesent author is perhaps the only living physicist who had the great privilege of w orking w ith both J. J. T h o m s o n (from 1917 to 1919) in Cam bridge and w ith H . A. L o r e n t z (1919—1922) in H aarlem . It would be very tem pting to compare here the w idely divergent personalities of these tw o great scientists. T h o m s o n , on the one hand, designed his new expe­

rim ents. I think, after an impulsive flash of inspiration. L o r e n t z , on the other hand, usually pondered long over his new ideas and their theoretical implications and he was only entirely satisfied if he could treat them from different aspects and use different methods all yielding the same result. O f course, along both lines, im portent progress may be achieved in science.

Th ere are several outcomes of L o r e n t z s electron theory

H. A. Lorentz 259

which have a direct bearing on modern radio technique. H e showed in detail how to calculate the w aves em itted from a harm onically oscillating electron free in space. The solution of this problem com pletely coincided with the theory which H e r t z developed for an oscillating dipole, the current H e r t z ' s dipole being equivalent, according to L o r e n t z s theory of electrons, to the product of the charge of the electron and its speed. In both cases the same radiation resistance is obtained. It need hardly be stated here th at this theory is at the base of all modern calculations of ration from antennae.

There are tw o other parts of L o r e n t z s electron theory w hich h ave a bearing on (a) the modern theory of the ionos­

phere, and (b) the atm osphere of the earth. W hen ponderable m atter is brought into an electric field, if we wish to calculate the local electric field near one molecule, L o r e n t z showed that, in general, we also have to take into account the influence on this local field of the polarization of the neighbouring mole­

cules. Thus he introduced a famous m athem atical term in his theory oi polarization. This term is, no doubt, needed in the case of crystals. H ow ever, later on, it w as felt doubtful w hether this term had also to be considered in the field produced by electrom agnetic waves in the ionosphere. Thus in the physical literature betw een 1929 and 193d extensive discussions took place about the necessity of introducing this term into the theory of the ionosphere. The latest conclusion (C. G. D a r w i n ) is th at this is not the case in view of the physical circumstances in the ionosphere. O n the other hand, L o r e n t z s theory of polarization does enable us to calculate the dielectric constant of a mixture of gases when their densities and dielectric con­

stants are known. A specific case is the atm osphere of the earth containing oxygen, nitrogen, and w ater vapour. H ere L o r e n t z ’s theory should be applied and it is at the base of modern research on the propagation of w aves through the low er atm osphere.

Again, in 1892, L o r e n t z introduced „retarded potentials"

which form the theoretical aspect of the fact th at electrom agne­

tic waves are propagated with the velocity of light. In the modern theory of the Laplace transform these retarded poten­

tials appear quite naturally in the form of a „composition product . W e also find in Lorentz's w orks a clear and sharp state­

ment of the following reciprocity theorem for linear system s1) :

l) H . A. L o r e n t z , Proc. A cad. A m sterdam 7, 401, 1905.

260 Balth. v. d. Pol

„If an electrom otive action applied at a point P in the direction h produces in a point P' a current whose compo­

nent in an arbitrarily chosen direction h' has the amplitude fx and the phase v, an equal electrom otive action taking place at the point P in the direction h' will produce a current in P , whose component in the direction h has exactly the same am plitude /x and the same phase v."

This theorem is of a very wide generality. It has been ap­

plied w ith much success in practice for finding the optimum site of a radio transm itter to ensure th at at tw o points, w here it is difficult to provide a good service, optimum conditions may be obtained.

This certainly is the place to refer to one of L o r e n t z s latest papers w here he develops a generalisation of a little known rem ark, also of very general validity, by O l i v e r H e a v i s i d e 2, concerning electric netw orks. As I had occasion to conclude from many personal conversations, L o r e n t z had a great adm iration for the w ork of H e a v i s i d e . H e a v i s i d e ’s theorem can be w orded as follow s:

,,Given a constant passive netw ork at rest. If at time t = O suddenly a constant E .M .F. is applied to the netw ork, in general transients will occur. A fter a long time, say

^ — A * the transients m ay be considered to have died down and a direct current only will in general be present in the netw ork. This direct current (if there is any) will cause a J o u l e a n heat dissipation at a constant rate per second.

If we call W the „pseudo heat dissipation” which would have occurred if the constant, final, current had been pre­

sent all the time from t — O to t = t1, H e a v i s i d e s rem ark is to the effect, that, when the steady state has been reached, the total am ount of w ork A. done by the E.A1.F. exceeds the ,,pseudo heat dissipation” (if there is any) by twice the excess of the electric energy U over the magnetic energy

Tt or:

' A - W ' = ² (U - T) r

A rem arkable consequence of this rem arkable theorem is that a condenser can be charged from a D .C . source with an effi­

ciency of 50°/0 only. As stated, L o r e n t z generalised this al-

0 O . H e a v i s i d e , E lectrical P apers, II, 412 (London, 1892).

H. A. Lorentz 261

ready general theorem of H e a v i s i d e so that it also became applicable to electrical system s with distributed capacitances and inductances. It is further of interest to note th at in this paper, L o r e n t z introduced im pressed electric as well as im­

pressed magnetic forces into the M a x w e l l i a n equations. In ordinary circuit theory they correspond to an electromotive force and a current source respectively.

This summary of a p art only of L o r e n t z ’s w ork wou Id be incomplete w ithout mentioning his im portant and very funda­

m ental contribution to the special theory of relativity. All through his life he was greatly concerned with the problem of how light or other electrom agnetic w aves are propagated through a medium which is not at rest. Their behaviour is far different from, say, th at of sou nd waves propagated through air in motion. The sound is propagated faster with the wind than against the wind.

By analogy it could, therefore, be expected th at a beam oi light would travel faster in the direction of the motion of the earth than against the motion of the earth. W h a t could be expected can be exemplified by the following experiment. Suppose we have a straight river. A ship, which develops a constant speed relative to the w ater, first goes from a to b dozvn-strcam and, when arrived at b, it at once turns round and goes back up­

stream to a. It is simple to calculate th at in such an experi­

ment the duration of the total voyage will be influenced by the velocity of the stream . In fact it will take longer for the ship to make its up and down voyage when the river is flowing than when the w ater is stationary, because the period during which the ship loses time is som ew hat longer than the period during which it gains time. W hen the velocity of the river is greater than the speed of the ship relative to the w ater, then the ship will never return at all.

In exactly the same w ay, the speed of light, it w as thought, would be influenced by the motion of the earth through the ether, and it w as for this reason that M i c h e l s o n and M o r l e y in Chicago carried out an experim ent (1887) to test this hypo­

thesis. The experim ent w as very delicate to perform and in order to prevent mechanical vibrations disturbing the apparatus, while the actual measurem ents were being made, all street cars in Chicago stopped for a while. The outcome of the experi­

ment w as most surprising: no difference in the speed of light in the tw o directions could be observed. L o r e n t z at once tackled the problem theoretically and the only conclusion he

262 Balth. v. d. Pol

could arrive at was the bald one viz, th at all m atter moving w ith high velocity is slightly contracted in the direction of its . motion. Thus the length of the measuring apparatus in the ex­

perim ent also became som ew hat sm aller just in the right pro­

portion to cancel exactly the increased travelling time. This now famous L o r e n t z contraction had also been independently suggested by F i t z g e r a l d . But L o r e n t z w ent further. He postulated th at all observable effects in a laboratory should be the same w hether the laboratory is at rest or is, as a whole, moving w ith constant velocity through the ether. This led him to the famous L o r e n t z transform ation, a set of m athem atical equations which are at the basis of the,whole theory of relativity.

M i n k o w s k y later on showed th at the interpretation of these equations w as simplified if time is considered as an ima­

ginary fourth dimension in our three dimensional w orld. Then the L o r e n t z transform ation could simply be interpreted as a rotation of the four dimensional system.

Shortly after L o r e n t z had given his L o r e n t z transform a­

tion, E i n s t e i n independently found the same equations.

E i n s t e i n generalized them even further, making them appli­

cable also to system s moving w ith a variable speed, w hereas L o r e n t z originally considered system s moving w ith a constant speed only.

1 need not quote here all the consequences of the theory of relativity, which entirely pervades theoretical physics. From this theory it follows, for instance, th at the velocity of the radio w aves em itted by an aeroplane, m easured on the earth, is the same in the direction of fligt as against it (although modern technique would very well be able to m easure the D oppler effect of these waves). It also follows from the theory ol relati­

vity that, although aeroplanes m ay break the sound barrier, a light barrier will never be reached. E i n s t e i n postulated spe­

cifically th at in no circumstances can any velocity relative to the ether be m easured. This induced him to abolish the ether altogether. Lorentz how ever preferred to m aintain the idea of the ether because he considered it helpful in visualising wave motions through it.

As stated in the beginning of this survey, there w as only one case w here L o r e n t z directly tackled a technical problem.

It was when he w as asked by the Dutch Governm ent to in-

H. A. Lorentz 263

vestigate the effects on the w ater movements in the Zuider Zee if a dyke were constructed across its northern part with a view to draining it and thus gaining more land lor the country. H ere again he did not rely on any empirical hydro-technical laws but investigated the problem ab initio. The findings of a small governm ental committee under his chairm anship w ere such that the large undertaking of draining a considerable p art of the Zuider Zee could be started on the basis of L o r e n t z ' s cal­

culations. Shortly before his death, on a special trip around the Zuider Zee, he w as able to verify that his theoretical pre­

dictions w ere fully confirmed experim entally. It is also due to these calculations that, during the recent floods in Holland, a large p art of the country, including the capital Am sterdam , w as saved from even greater disaster.

In these calculations he had to take the frictional forces of the w ater as proportional to the square of the velocity, so th at his differential equations became nonlinear w ith all the compli­

cations involved. H e solved the difficulty by introducing linear resistance term s of such a magnitude th at the total dissipation during one period of the oscillation and for the given am plitu­

de remained approxim ately the same. Sim ilar m athem atical methods are now also being used in nonlinear mechanics and in the theory of nonlinear electrical circuits, which may contain triodes, tranistors or other nonlinear circuit elements.

L o r e n t z , as a rule, disliked to give his view on philoso­

phical problems outside his own domain of theoretical physics, in which he was one of the greatest geniuses. He w as convinced th at real progress in science is not achieved in international congresses but rather by the efforts of an individual in the loneliness of his study or his laboratory. In this connection, I may quote the following opening speech which L o r e n t z made in O ctober 1911 to the first „Conseil de Physique Solvay”

w here discussions took place on the aspects of the then still new and m ysterious quantum theory. He said:

„W h at will be the outcome of this assem bly? I would not venture to say, as I do not know w hat surprises are in store for us. But since it is w iser not to rely on such surprises, I consider it highly probable that we shall con­

tribute but little to immediate progress. Progress in science

264 Balth. v. d. Pol

is achieved more by individual effort then by the reflec­

tions of a congress or council and it is even quite possible that, while we are discussing a problem, some lonely scien­

tist somewhere in the w orld is finding its solution/'1)

A fter a shot illness, L o r e n t z died on February 4th, 1928.

A t his grave P. E h r e n f e s t said:

„Read the writings of L o r e n t z , read his textbooks and the image of a workroom rises before our eyes, a room w ith high windows through wich a stim ulating morning sun shines, and the m aster, who w orks there, uses his tools w ith great love. Fie prefers the sim plest tool which is most suited for the aim in view, but also very rare and fine precision instrum ents are available arranged in nice order and ready to be used; and everything is shining from the use of years and years.

„And because the m aster shows us with so much devo- votion which of his tools he got from C h r i s t i a a n H u y g e n s and which from F r e s n e l and which from other m asters, we feel sure th at many others of his ingenious tools he must have invented and constructed him self; but he doesn t tell us, the m aster. The m aster in his room full of sun. The m aster w ith his dark eyes and his fine signi­

ficant sm ile/'

Although during the last twenty-five years physics has made enormous strides, opening up m any new avenues, L o r e n t z ' s w ork will rem ain for all times a m asterpiece of classical phy­

sics, much of which is still being applied daily in various branches of modern electrom agnetic telecommunication technique.

9 L o u i s d e B r o g l i e : N otice sur la vie et l’oeuvre de H e n d r i k A n t o o n L o r e n t z , (L ecture faite en la séance annuelle des prix, du 10 décem bre, 1951) A cadém ie des Sciences (P aris).

Deel X V III No 5/6, Nov, 1953 265

Magnetische en diëlectrische rekenmachine-elementen

door F. van Tongerloo 1)

V oordracht gehouden voor het Nederlands Radiogenootschap op 24 Juli 1953.

S U M M A R Y

In this article a survey is given of the possibilities to use m agnetic and dielectric m aterials w ith a „rectangular hysteresis loop. The first p art deals w ith circuitry depending on a good ratio rem anence to saturation and the second p art describes circuitry for w hich the „squareness ratio is of im portance. The article contains no new developm ents.

G edurende de laatste jaren zijn bij het onderzoek van mag­

netische en diëlectrische m aterialen enkele m erkw aardige eigen­

schappen aan het licht gekomen. D oor geschikte behandelingen van ferrom agnetische en ferro- electrische m aterialen is het mogelijk hysteresiskarakteris- tieken te verkrijgen welke prac- tisch rechthoekig zijn (fig. ¹).

H et verschil tussen remanen- tie en verzadiging is klein, de verhouding van rem anentie tot verzadiging kan 0,9 bedragen, terw ijl de grootte van de coercitielkracht voor verschil­

lende m aterialen in een wijd gebied kan variëren.

Tal van onderzoekers hebben schakelingen bedacht, w aar­

m aakt. In het volgende zullen enige van deze schakelingen

9 N atuurkundig L aboratorium N . V. P hilips’ G loeilam penfabrieken E indhoven-N ederland.

mee een nuttig gebruik van deze rem anentie w ordt ge-

H ysteresis karakteristiek, voor een m agnetisch m ateriaal

f ( I ) en voor een dielectrisch m ateriaal

D —f (F) ^of Q = f ( V).

266 F. van Tongerloo

worden behandeld, zonder hierbij naar volledigheid te streven.

Als eerste toepassing komt in aanm erking het geheugenele- ment. W o rd t het m ateriaal positief tot punt A geëxciteerd (fig. ¹ ) en de excitatie daarna weggenomen dan zal het m ateriaal via de positieve verzadiging terug komen in het positieve remanen- tiepunt. H et m ateriaal is blijkbaar in staat zijn voorgeschiede­

nis te onthouden. D aar er tw ee rem anentiepunten zijn, ligt het voor de hand het geheugenelement in het binaire stelsel te ge­

bruiken. H et binaire stelsel kent alleen de cijfers I en O en dienovereenkomstig w ordt het bovenste rem anentiepunt als „ i”

en het onderste als „o” aangeduid.

Ken practische schakeling met een magnetisch m ateriaal is

in ^fig. 2 aangegeven1). De getekende kernen zijn in w erkelijk­

heid gesloten ringkernen, terw ijl uiterste zorg moet w orden be­

steed om luchtspleten te voor­

komen. De aangegeven verschui- vingsimpulsen welke dienen om de informatie van kern tot kern te verplaatsen, worden na elkaar aangelegd en zijn steeds nega­

tief. De schakeling w erkt nu als volgt. E erst w ordt met de in- gangswikkeling de inform atie in kern I opgeslagen w aarbij er voor gezorgd moet worden dat kern ² in zijn begintoestand, dat is stand „o”, blijft staan. K ern I staat dan in „ i” of in „o”.

Om nu te bepalen, welke infor­

matie is opgeslagen, w ordt de eerste negatieve verschuivingsim- puls aangelegd. S taat kern I in „o” dan w ordt een flux door­

lopen van „o” tot a en terug naar „o”. D e fluxverandering is gering en de geïnduceerde spanning in de gekoppelde wikkeling is zo klein, dat practisch geen stroom door deze windingen loopt. De in de uitgangswikkeling van kern ² geïnduceerde spanning is practisch nul. D oordat kern ² al in „o” staat en zijn rem anentietoestand niet kan veranderen is de informatie als het w are van kern I naar kern ² overgedragen. S taat daar­

entegen kern I in „ i” dan doorloopt de flux van kern I bij het aanleggen van de verschuivingsimpuls de weg ,, I en de hier-

kern 1 gekoppelde kern 2

Fig. 2.

B inaire geheugeneenheid met één overdrachtsw ikkeling

Magnetische en diëlectrische rekenmachine-elementen 267

door in de gekoppelde wikkeling geïnduceerde spanning is dan zo groot, dat de hieruit voortvloeiende stroom kern ² naar „I m agnetiseert. D aarbij doorloopt de flux van kern ² de weg

en induceert op de uitgangswikkeling een grote nega­

tieve spanning, in overeenstemming met de aangegeven wikkel- zin. O ok nu is de inform atie van kern I naar kern ² overge­

dragen, m aar de informatie van kern I is verloren gegaan. K ern

I komt na de eerste verschuivingsimpuls altijd in stand ^„O terug. V ergeleken met de begintoestand is de inform atie van de beide kernen gewisseld en om de begintoestand te herstellen w ordt de tw eede negatieve verschuivingsimpuls aangelegd, w aar­

bij de overdracht in omgekeerde zin verloopt. V oor het af lezen van het geheugen zijn tw ee verschuivingsimpulsen nodig en de cyclus verloopt zoals in tabel I is aangegeven. D e stand van het geheugen w ordt aangegeven door de beginstand van de eerste kern. Kolom a geeft de cyclus w eer bij het af lezen van een „ T en kolom b die bij het af lezen van een „o”.

T A B E L I.

kern-

nummer a b

Beginstand kernen ^I „ i” „o”

2 „o” „o”

stand van de kernen na de

le neg. verschuivingsimpuls ^I „o" „o"

2 „i" „o”

spanning op ingangswikkeling

tijdens le neg. verschuivingsimpuls ^I pos nul spanning op uitgangswikkeling

tijdens le neg. verschuivingsimpuls ² neg nul stand van de kernen na de

2e neg. verschuivingsimpuls ^I „ i” „o"

2 „o^{) } „ o "}

spanning op ingangswikkeling

tijdens ²e neg. verschuivingsimpuls ^I neg nul spanning op uitgangswikkeling

tijdens ²e neg. verschuivingsimpuls ² pos nul S taat het geheugenelement in „o" dan ontstaat geen spanning op de uitgangsontw ikkeling en staat het geheugen in „ i” dan ontstaat zowel een positieve als een negatieve spanning op de

268 F. van Tongerloo

uitgangswikkeling, w aarvan men met behulp van een eenzijdig sperrend element één polariteit kan uitkiezen en deze w at de tijd betreft met de eerste of de tw eede verschuivingsimpuls kan laten samenvallen.

Zoals reeds opgem erkt is, moet tijdens het opslaan van een nieuwe inform atie, ongeacht de vorige stand van het geheugen, kern ² altijd in „o” blijven staan.'M oet een „o” in het geheugen w orden opgeslagen als kern ^I in ,,T' staat dan zal tengevolge van de ontstane stroom in de gekoppelde wikkeling kern ² in „ ^I komen en nu is er na de tw ee aangelegde verschui- vingsimpulsen geen overeenstemming meer met de beginstand.

D aarom moet het opslaan van een nieuwe informatie sam en­

vallen met een negatieve verschuivingsimpuls op kern ². Zou het opslaan van een nieuwe inform atie kern ² naar „ T' willen brengen dan zorgt deze verschuivingsimpuls ervoor dat kern ² toch in „o" blijft staan.

V oor de gekoppelde wikkeling geldt de differentiaalvergelijking d & t

dt - N„ dt dt= L -en na integratie N t A <Z\ + N 2 A <2>, = - (R ƒ id t + L A i)

H ierin is R de w eerstand en L de lekinductantie van de ge­

koppelde wikkeling. Tijdens het overdragen van een ,,T' van kern ^I naar ² is het rechterlid van ^I altijd negatief zodat moet gelden

N z A # x

4- iV2

^{A <P2 <}

o

⁽²⁾

In de schakeling van fig. 2 moet de gekoppelde wikkeling de in­

form atie van kern ^I naar kern ² en terug kunnen overdragen, w aardoor

U it vergelijking (²) volgt dan

A <P, + A <P2< o (3) H ieraan kan alleen voldaan w orden door kern ^I verder dan het punt a te m agnetiseren en wel tot a'. K ern I doorloopt dan de flux „ T’ — a — „o” en kern ² „o” — b — „ T \ zodat aan vergelijking (3) voldaan is. Is om de een of andere reden A

4-

^{A <£2} niet een voldoend bedrag kleiner dan nul, dan zal kern ² niet naar het punt ,,T’ gebracht kunnen w orden en op

Magnetische en diëlectrische rekenmachine-elementen 269

een iets lager gelegen punt „ ¹" terecht komen. N a successieve­

lijk aflezen zakt dit punt steeds verder naar beneden en ten­

slotte zal de inform atie verloren gaan, w aarbij beide kernen tengevolge van de negatieve verschuivingsimpulsen in de stand

„o” zullen eindigen.

Een andere mogelijkheid om aan vergelijking ² te kunnen voldoen door N l '^> N 2 te maken, zoals in fig. 3 is aangegeven. D an

moet de gekoppelde wik- is

kern 1 kern 2

Ni

ingangs wikkeling

X

ⁿ²

uifgangs wikkeling

1* verschuivings

impuls 2 e verschuivings

impuls

Bim aire

n,>ⁿ2

Fig. 3.

geheugeneenheid m et

o verdrachts w ikkeling. gescheiden

keling in tw ee delen ge­

splitst worden, terw ijl door middel van een sperrend element de over­

dracht slechts in één richting kan geschieden.

D e bovenste gekoppel­

de wikkeling verschuift de inform atie van rechts naar links en de onder­

ste gekoppelde wikkeling van links naar rechts.

De uit de geheugen- schakeling direct voortvloeiende volgende schakeling is de mag­

netische bistabiele trekker2). D e schakeling is dezelfde als in de figuren ² en ³, m aar hier moet in de begintoestand eén van de kernen in „I** en de andere in „O staan. S taat kern ^I in

„i" en kern ² in „o" dan verlopen de transities bij de tw ee aangelegde verschuivingsimpulsen als in tabel I kolom a is aan­

gegeven, w aarna de uitgangstoestand w eer is hersteld. H iervoor zijn dus tw ee verschuivingsimpulsen no­

dig, terw ijl door middel van een sper­

rend element in b.v. de uitgangswikke- ling m aar eenm aal een stroom in deze wikkeling kan ontstaan. De schakeling is derhalve ook geschikt als frequentie- deler.

H et is ook mogelijk een geheugen te maken met slechts één kern per binaire eenheid zoals in fig. 4 is aangegeven.

M et de aangegeven geïdealiseerde ka~

rakteristiek heeft de zelfinductie van de spoel tw ee verschillende w aarden. In het vlakke gedeelte van de karakteristiek

Fig. 4.

G eheugeneenheid m et één kern per binaire eenheid.

270 F. van Tongerloo

is de zelfïnductie laag en is de kw aliteit van de kring Q = R CL hoog en in het steile gedeelte is de zelfïnductie hoog en kan de kw aliteit zodanig gekozen w orden dat de kring juist kritisch gedem pt is. S taat de kern in „l" dan veroorzaakt de negatieve m agnetiseringsstroom ten tijde van het doorlopen van het steile gedeelte van de karakteristiek een grote zelfmductiespanning op de condensator. D e kring is daarna weinig gedem pt zodat de condensatorspanning zonder veel verlies van teken om keert en nu de kern w eer in de andere richting m agnetiseert. N u moet de door de condensator te leveren stroom zo groot zijn dat juist het steile gedeelte van de karakteristiek kan w orden door­

lopen, zodat hierdoor de kern w eer in de uitgangstoestand terugkom t. D oor de kritische demping is de condensator prac- tisch geheel ontladen en blijft de kern in deze toestand staan.

O p de uitgangswikkeling verschijnt eerst een positieve en daarna een negatieve spanning, w aarvan er één door middel van een sperrend element kan w orden uitgekozen. S taat de kern in „o"

dan ontstaat op de condensator geen grote zelfinductie spanning bij de negatieve m agnetisatie en daardoor verandert de flux practisch niet.

S taat de kern in „ T dan w erkt de schakeling in principe als een monostabiele trekker, w aarvan de tijd, welke nodig is

om de schakeling w eer in zijn uit­

gangstoestand terug te zetten be­

ïnvloed kan w orden door de grootte van de condensator.

Een andere m ethode3) om de stand van een kern te kunnen be­

palen is het aflezen met smalle niet te grote impulsen, welke voor ker­

nen met metallische samenstelling wel w ordt gebruikt. Tengevolge van een plotselinge opgedrukte uit­

wendige veldverandering, zullen aan de buitenkant van de kern wervel- strom en lopen, welke het inwendige van de kern afschermen. De buiten­

zijde van de kern krijgt daardoor een veel grotere veldverandering dan de binnenzijde. U iteraard zal de veldverandering aan de buiten- 0

r \T

Lü

1

V V /

Fig. 5.

M agnetiseringsstroom en uit- gangsspanning van een kern in stand ,,1” zonder de uitgangs­

toestand te veranderen.

Magnetische en diëlectrische rekenmachine-elementen 271

zijde groter zijn als de aangebrachte veldverandering w erkt tegen de richting van de reeds bestaande flux in, dan w anneer de laat­

ste verandering in de reeds bestaande fluxrichting w erkt, het­

geen tot uiting komt in de op een hulpwikkeling geïnduceerde spanning zoals in fig. 5 is aangegeven. D oor middel van een drem pelschakeling kan de am plitude Vat welke boven de w aarde Vam uitkomt, w orden aangetoond ter indicatie dat de kern in de stand „ i” staat. D oor nu de tijd van het aflezen klein te houden krijgt de kern niet de gelegenheid van m agnetisatietoe- stand te veranderen en kom t zij autom atisch w eer in de begin­

toestand terug.

Een in rekenmachines veel gebruikte schakeling is het z.g.

schuivend register1). D it is een inrichting w aarbij de infor­

matie van een binaire eenheid door middel van stuursignalen naar een volgende een­

heid verplaatst kan worden. Fig. ⁶ geeft een magnetische scha­

keling, w aarbij drie kernen voor een bi­

naire eenheid nodig zijn en w aarvoor drie na elkaar aangelegde negatieve verschui- vingsimpulsen zorgen voor de overdracht naar de volgende een­

heid. De stand van de binaire eenheid w ordt bepaald door de derde kern, w aarbij de tw ee andere in „o”

staan. Is kern I door de voorafgaande binaire eenheid in „ T’

gebracht dan zal de eerste negatieve verschuivingsimpuls kern

2 naar stand ,,T’ brengen door de gekoppelde stroom iz en kern I in „o” achterlaten. Kern ² stond echter in „o" zodat ook in de gekoppelde wikkeling van de kernen ² en ³ een stroom zou willen lopen, welke door de gelijkrichtcel w ordt gesperd. Tevens ontstaat een ongewenste stroom i2 in de gekoppelde wikkeling van de kernen ³' en I welke met het aanbrengen van een com- pensatiewikkeling N c, w aardoor ook de verschuivingsstroom

0

Fig. 6.

Schuivend register m et drie kernen per binaire eenheid.

272 F. van Tongerloo

loopt geen resulterende veldverandering kan opleveren. De over­

dracht geschiedt dus alleen naar rechts en beperkt zich tot één kern. In het overdrachtsproces spelen slechts drie kernen een rol zodat tegelijkertijd ook nog drie andere kernen met dezelfde verschuivingsimpuls mee kunnen doen b.v. kern ³ en ² kernen van de volgende binaire eenheid. De tw eede verschuivingsim­

puls verschuift stand „ i” van kern ² naar kern ³, laat kern

2 in „o” achter en verandert niets aan de stand ,,o” van kern

1. D eze stand geeft de uiteindelijke stand van het geheugen weer.

De derde verschuivingsimpuls geeft de inform atie naar de vol­

gende eenheid door. De eerste kern van de volgende eenheid kom t in „ i”, terw ijl de kernen ² en ³ van de voorafgaande eenheid in de stand „o” komen. D eze stand kom t overeen met de aangenomen begintoestand. Stond in de begintoestand kern I in „o” dan veranderen de verschuivingsimpulsen niets aan de

toestand van de kernen en om dat de begintoestand van de andere kernen overeenkom t met

„o” is het alsof de

„o” w ordt overge­

dragen. Zoals reeds in vergelijking (²) is afgeleid moet N ^> N 2 zijn. Infig.7 is een schakeling

aangegeven met tw ee kernen per binaire eenheid. D e tegenw erking w ordt hier voorkomen door de shunt gelijkrichtcel over de wikkeling N 2. V erder w erkt de schakeling als bij lig. ⁶ is aangegeven. D e overdracht beperkt zich slechts tot tw ee kernen zodat tegelijkertijd de kernen I en ¹' door de verschui- vingsstroom bekrachtigd kunnen w orden.

W 'ordt de uitgang van het register aan de ingang gekoppeld dan kan de opgeslagen inform atie een willekeurig aantal malen circuleren zonder dat zij verloren gaat. H et voordeel van het schuivend register is, dat de inform atie door middel van hand­

bediening in serievorm kan w orden opgelegd terw ijl zij snel parallel kan w orden afgelezen. O ok is het mogelijk de infor­

matie in parallelvorm aan te brengen en in serievorm af te

0

Magnetische en diëlectrische rekenmachine-elementen 273

lezen en omgekeerd. Aangezien de tw eede kern van een binaire eenheid de stand aangeeft kan elke tw eede kern van een extra uitgangswikkeling voorzien worden, w aarop de stand van het register in parallelvorm af te leiden is door middel van de tw eede verschuivingsimpuls. M oet het register voorzien w orden van informatie, welke in parallelvorm aanwezig is, dan kan deze informatie aan dezelfde ingangswikkeling gelegd w orden, w aarbij gezorgd moet worden, dat de omliggende kernen hier­

door niet beïnvloed worden. D it kan b.v. door tegelijkertijd aan de omliggende kernen een negatieve verschuivingsimpuls te leggen.

M et deze schakeling is het mogelijk een aantal impulsen te telle n. H iervoor w ordt de eerste kern van het register in ,,l”

gezet en de rest in ,,o”, terw ijl de verschuivingsimpulsen door de te tellen impulsen w orden gestuurd. N a een bepaalde tijd geeft het kernnummer van het register dat nu een ,,l” bevat

het aantal aan­

gelegde impulsen aan.In het voor­

gaande is steeds aangenomen dat bij magnetiseren van een kern in dezelfde richting als de reeds aan­

wezige remanen- tie geen of prac- tisch geen uit-

gangsspanning op een op de

kern gelegde wikkeling geeft. D it is alleen juist voor zeer goede m aterialen, w aarvoor de verhouding van rem anentie tot verzadiging onge­

veer 0,95 is. V oor slechtere m aterialen bestaat er een mogelijk- hei d de niet gewenste uitgangsspanning uit te balanceren4).

Fig. ⁸a toont de schakeling bestaande uit tw ee kernen welke samen overeenkomen met één kern uit de voorafgaande scha­

kelingen. K ern I bevat de inform atie ,,l” of ,,o” en kern ² is een dummy kern welke altijd in „o" blijft staan. Beide kernen w orden tegelijkertijd door dezelfde negatieve verschuivingsim­

puls doorlopen. S taat kern I in ,,o” dan ontstaan bij het aan­

leggen van de verschuivingsimpuls op beide gedeelten van de

Fig. 8.

B alanceerscliakeling voor m aterialen m et slechte k arakteristiek.

274 F, van Tongerloo

gecombineerde uitgangswikkeling, welke hetzelfde aantal windin­

gen hebben, even grote uitgangsspanningen, m aar de wikkelingen zijn zodanig geschakeld dat deze uitgangsspanningen elkaar tegen­

w erken, zodat het resultaat is dat geen uitgangsspanning op de klemmen ontstaat. Stond daarentegen kern I in ,,l” dan ont­

staat bij het aanleggen van de verschuivingsimpuls een spanning op de uitgangsklemmen, welke het verschil is van de spanning, ontstaan door het omklappen van de eerste kern van „ i" naar

„O” en de spanning van de dummy kern ontstaan door de flux- verandering „o''-verzadiging-,,o”. In fig. ⁸b is aangegeven de karakteristiek zoals deze door de uitgangswikkeling w ordt ge­

zien. D oor de balancering is het gedeelte a van de karakteristiek volkomen horizontaal geworden, terw ijl het gedeelte b een kleinere helling heeft gekregen. D e karakteristiek voor de gecombineer­

de uitgangswikkeling is verkregen door voor elke w aarde van de m agnetisatie het verschil van de inducties van beide kernen te nemen. De pijlen geven de richting aan w aarm ee de karak ­ teristiek w ordt doorlopen. Zo w ordt b.v. de negatieve ^{H -sls} voor kern I in stand „o” en kern ² in stand „o” bij een nega­

tieve magnetiseringsimpuls doorlopen van rechts naar links en terug. In het hier beschouwde geval dat kern ^I in „ T of ,,o'' staat en kern ² altijd in ,,o”, w ordt alleen dat gedeelte van de karakteristiek gebruikt dat in het tw eede kw adrant ligt.

negatieve afleesim puls

-r

^{f t}

-4 ^Ji

K

ingangsimpuls o -

~ T ~ '

niet lineaire

^ condensator

V oor een ferroelectrisch m ateriaal met een rechthoekige k arak ­ teristiek is het grondprincipe van de geheugenschakeling in fig. 9c

o aangegeven 10).

M oet het niet lineaire element voorzien w or­

den van de inform a­

tie „ l” dan w ordt op de ingangsimpulsklem een positieve span­

ning gebracht. D e ge- lijkrichtcel D x sluit de condensator C kort zodat geen spanning op de uitgangsklem ­ men ontstaat.

H et opslaan van een

vuit

Fig. 9.

G rondprincipe van de diëlectrische geheugen- schakeling.

„o behoeft nooit te geschieden, om dat het diëlectricum altijd 11 in ,,o” achterblijft na de negatieve afleesimpuls. Fig. 9a geeft

Magnetische en diëlectrische rekenmachine-elementen 275

de ingangsspanning w eer bij aflezen met een negatieve spannings- impuls als de niet-lineaire condensator in „I* staat en fïg. 9b als hij in ,,o" staat. De laatste uitgangsspanning is uiteraard ongewenst. D e grootte van de lineaire condensator hangt af van de spanning welke hierover gew enst is bij de overgang van de stand „ i ” naar

,,o".

Deze uitgangsspanning kan namelijk gebruikt w orden om een volgende binaire eenheid te bekrach­

tigen of een gevoelige buis te sturen. Is de capaciteit van de niet-lineaire condensator in het steilste gedeelte C2 en van het minder steile gedeelte Cx dan is voor een bepaald m ateriaal in de in fig. 9d getekende gestyleerde karakteristiek

C%= p c x (4)

w aarin p de verhouding van de tw ee hellingen aangeeft. M oet een verhouding q van gew enste to t ongewenste uitgangsspan­

ning bereikt worden dan geldt

w aarin Vu„i,% de uitgangsspanning op de lineaire condensator voorstelt bij volledig om klappen van het m ateriaal en Vu„o%t de ongewenste uitgangsspanning voorstelt, welke w ordt veroorzaakt door het doorlopen van het traject

„o"

negatieve verzadiging en terug naar

„o”.

Is nu het ingangssignaal dan geldt

C „ „ Cx

V» = Vi _{c +} c ^en v uV .. = V' ' 1 c x + c ⁽

6

⁾

H ieruit volgt met (4) en (5)

VUftl” C² Cl Jr C + C

---_Vu — q — — . --- = p --- en

,,o” CT C² + C pCj + C

C = pC x9 ~ ¹

p - q 9^I

= p- ^ - V, p - I

Deze berekening geldt gedurende de tijd dat de eerste flank van de impuls w ordt aangelegd. Z odra de flank doorlopen is, ontladen de lineaire condensatoren zich over de terugw aartse w eerstand van de gelijkrichtcel. Deze ontlading moet afgelopen zijn, voordat de impuls voorbij is om zeker te zijn dat het dielec- tricum de halve lus van de karakteristiek doorloopt.

Aangezien bij capacitieve schakelingen de faze van de alge-

276 F. van Tongerloo

geven impulsen niet zoals bij magnetische schakelingen gemak­

kelijk om te keren is, moeten de tw ee na elkaar aangelegde verschuivingsimpulsen van verschillende polariteit zijn. Fig. ¹⁰

geeft een geheugenschakeling weer. B evat het geheugen de in­

form atie „o" dan staat element I in ,,o” en elem ent ² in „ T \ D e tw ee verschuivingsimpulsen geven practisch geen uitgangs- spanning op de uitgangsklemmen.

B evat het geheugen de infor­

matie ,,T ’ dan staat element ^I in en element ² in ,,I*\ De eerste negatieve verschuivings- impuls brengt element I naar „o”

terw ijl de uitgangsspanning over zijn lineaire condensator element ² naar „o” brengt en tevens aan de uitgangsklemmen een negatieve spanning tew eeg zou brengen, welke door de gelijkrichtcel w ordt kortgesloten. D e volgende positieve verschuivingsimpuls brengt element ² naar „ i”, levert aan de uitgangsklemmen een positieve spanning en brengt element I w eer naar „ i” terug. De w eerstanden R zijn opge­

nomen om de verschuivingsim pulsgeneratoren niet door de ge- lijkrichtcellen te laten kortsluiten.

Q

D iëlectrische geheugenschakeling

2 t pos. verschuivings - impuls °

1e neg.

verschuivings im_puls - _Ln ^ ^U2

ingang

In fig. 11 is een schakeling gegeven voor een schuivend re­

gister. Is het register leeg dan staan alle even elementen in ,,l”

en alle oneven in „o”.

W o rd t op de ingangs- klemmen de inform a­

tie ,,l” opgeslagen, dan verplaatst d aar­

na de eerste nega­

tieve verschuivingsim­

puls het element ² naar „o” en is de in­

form atie „ i ” naar het volgende element overgedragen. Tegelijkertijd kan nu ook het element T bekrachtigd worden. D e tw eede positieve verschui­

vingsimpuls draagt de inform atie van elem ent ² naar T over, zodat nu opnieuw kan w orden opgeslagen. Per binaire eenheid zijn derhalve tw ee elementen nodig.

Fig. 11.

D iëlectrisch schuivend register.

Magnetische en diëlectrische rekenmachine-elementen 277

Aan de uitgangsklemmen ontstaat de informatie in serievorm tegelijk met de tw eede positieve verschuivingsimpuls. O p de punten A is de inform atie van het register in parallel vorm af te nemen. Evenzo kan de informatie op de punten A in paral­

lel vorm w orden opgeslagen en op de uitgangsklemmen in serie­

vorm worden afgenomen. De w eerstanden /v moeten groot zijn t.o.v. de doorlaatw eerstand van de gelijkrichtcellen D ï om te voorkomen dat de verschuivingsimpulsen van de even elementen op de oneven elementen komen en omgekeerd. De gelijk­

richtcellen D² voorkomen de koppeling tussen de even of oneven elementen onderling.

Coinciden tie schakelingen.

De laatste tijd9) w ordt een ander principe van geheugen- schakelingen toegepast, welke berust op het samenvallen van tw ee of meer signalen voor het doorlopen van een halve hyste- resislus. Zo is in fig. 12a een schakeling voor binaire eenheden

gegeven welke be­

rust op de coïnci­

dentie van tw ee signalen. W o rd t de bovenste horizon­

tale lijn en de rech­

ter verticale lijn be­

krachtigd met een stroom AL. overeen- komende met een2

m agnetisatie — —- (zie fig. ^{1 2}b) dan 2

zal kern ³ in de toestand ,,o” over­

gaan. D e kernen I en ⁴ krijgen de halve verzadigingsmagne- tisatie en moeten in de uitgangstoestand blijven staan. K ern ² krijgt geen enkele m agnetisatie. Stond kern

3

^{in stand} „l* dan w ordt op de uitgangswikkeling een grote spanning geïnduceerd, terw ijl de informatie verloren gaat. D oor middel van een hulp- app araat moet de informatie even w orden vastgehouden en later w eer worden toegevoerd, b.v. door elk van de twee wikkelingen op kern ³ in tegengestelde richting met de halve verzadi-

C oincidentieschakeling voor tw ee signalen en vier binaire eenheden.

278 F. van Tongerloo

gingsw aarde te m agnetiseren. De spanning welke op de uit- gangswikkeling ontstaat, w anneer een kern in „ i ” staat en met de negatieve halve verzadigingsw aarde w ordt gem agnetiseerd, is ongewenst. D it stelt hoge eisen aan het m ateriaal. Een m aat hiervoor is de „rechthoekigheid” (squareness ratio)

B+^h B - 'U^hv

zoals in fig. 12b is aangegeven. V oor een ideaal m ateriaal is deze verhouding ^I, terw ijl zij voor goede m aterialen groter dan

0,7 moet zijn.

D e uitgangswikkeling w ordt m eestal in serie aangebracht, w aarbij de wikkelzin van kern tot kern tegengesteld is, zodat

de niet gew enste signalen voor het gehele geheu­

gen elkaar compenseren.

D e uitgangsspanning kan nu beide polariteiten hebben.

In fig. 13 zijn nog tw ee schakelingen gege­

ven voor een tw eevou­

dige coincidentieschake- ling. D e maximale ont- m agnetisatie bedraagt hier een derde van de verzadigingsm agnetisa- tie, zodat de eisen voor het m ateriaal w at minder kunnen zijn, dan voor het tweevoudig coincidentiesysteem. O p de kruispunten van de horizontale en verticale lijnen bevinden

zich de kernen. H et nadeel van fig. 13a is dat alle lijnen be­

krachtigd moeten worden en het nadeel van fig. 13b is dat alle kernen nog een gemeen­

schappelijke winding moeten hebben voor de m agnetisatie van minus een derde gedeel­

te van de verzadigingsmagne- tisatie. D e kernen A zijn in beide figuren de kernen met

Fig. 13.

Tw ee tw eevoudige coincidentieschakelingen m et een m axim ale ontm agnetisatie van t H v . D e getallen bij de figuren geven het ge­

deelte van de verzadigingsm agnetisatie aan.

Magnetische en diëlectrische rekenmachine-elementen 279

H v2

verzadigingsm agnetisatie. Fig 14 toont een stuk van driedim en­

sionale geheugenschakelingH). O p de snijlijnen van de vlakken zijn de kernen als stippen voorgesteld. H et bekrachtigen van de kern A berust op de coincidentie van de m agnetisaties H v

op de lijnen in de vlakken Yq en Zr en de m agnetisatie — op de lijnen in alle X vlakken behalve het vlak ƒƒ Ap . D e maxi- male niet gewenste m agnetisatie is hier ——. Een andere manier van selecteren van een bepaalde kern kan zijn de halve posi­2

tieve m agnetisatie op drie vlakken en de halve negatieve mag­

netisatie op alle kernen.

Intussen is in het tweevoudig geheugen met halve m agnetisatie-

magnttisab* tn dn richting van

.M agnetische vier-standen schakelaar m et extra w ikkeling voor

de stuurhuis.

w aarden het probleem van het kiezen van n² geheugenelementen teruggebracht tot het kiezen van ² n lijnen. D it betekent nog steeds een groot aantal stuursignalen, w aarvoor veel energie vereist is. H et selecteren van de lijnen kan echter geschieden met magnetische schakelaars. Fig 15 geeft een magnetische vier- standen schakelaar welke bediend w ordt met tw ee gewone scha­

kelaars5)7). De werking is in fig. 15b gedem onstreerd. De normale stand van de kernen is de „o” stand. In de aangegeven stand van de schakelaars krijgt kern 4 een tw eem aal zo grote voorm agnetisatie als de kernen ² en ³> terw ijl kern ¹ geen voor- m agnetisatie krijgt. V oor de kernen ² en ³ w ordt dit voormag-