Anordnung zur Feststellung des Vorhandenseins einer einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Signalspannung. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Feststellen des Vorhandenseins einer einen vorgegebenen Grenzwert überschrei tenden Signalspannung vermittels einer Gas entladungsröhre und einer in Reihe zur Ent ladungsstrecke dieser Röhre geschalteten Signalempfangsvorrichtung. Die Anordnung kann insbesondere in Fernmeldeanlagen oder dergleichen Anlagen zur Anwendung ge langen.
Die erfindungsgemässe Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Signal- spannung, welche den vorgegebenen Grenz- ,vert überschreitet, einen statisehen Schalter zur Übermittlung einer Wechselspannung nach der Steuerelektrode der Gasentladungs- röhre und dadurch die Zündung derselben veranla.sst.
Die Anordnung kann so ausgebildet wer den, da.ss der Stromkreis, in welchem die Signalspannung wirksam ist, und die Strom kreise der verschiedenen Elektroden der Gas entladungsröhre galvanisch getrennt sind, so dass die der Entladungsstrecke der Röhre angelegten Spannungen unabhängig vom Grenzwert der im erstgenannten Stromkreis auftretenden, beim Überschreiten dieses Grenzwertes das Zünden der, Röhre bewir kenden Signalspannung gewählt werden können.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Er findungsgegenstandes ist eine Wechselstrom- quelle an die Primärwicklung eines ersten Transformators des statischen Schalters an geschlossen, und die Sekundärwicklung eines zweiten Transformators dieses Schalters ist in den Stromkreis der Steuerelektrode der Entladungsröhre eingeschaltet, wobei die Sekundärwicklung des ersten Transforma tors und die Primärwicklung des zweiten Transformators derart zusammengeschaltet sind,
dass in Abhängigkeit von der Richtung einer an nichtlineare Widerstände, z. B. Gleichrichterele@mente, die in dieser Verbin- dungsschaltung liegen, angelegten Spannung der Durchgang eines Wechselstromes nach dem zweiten Transformator erlaubt oder nicht erlaubt wird, das Ganze derart,
dass die Signalspannung zur Umkehrung der Richtung der den genannten nichtlinearen Widerständen angelegten Spannung dient.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnung, in welcher die Fig. 1 das Schalt schema und die Fig. 2 Betriebskurven für dieses Beispiel zeigen, näher beschrieben.
In der Fig. 1 stellt der Punkt x einen Punkt eines elektrischen Stromkreises dar, an dem eine Potentialänderung auftreten kann, beispielsweise dann, wenn einer von einer Anzahl Kontakten Cl bis C4 geschlos sen wird, welch letztere dem Punkt x ver schiedene Potentiale erteilen, die einem Potentiometer Pol entnommen werden, das zwischen den Polen einer Batterie liegt.
Die Transformatoren Trl und Tr2 bilden zu sammen mit den Gleichriehterelementen Bel und Reg einen statischen Schalter an sich bekannter Art. Ein solcher ist z. B. in den "Armales des Postes., Telegraphes et Tele- phones", Jahrgang 1937, Seite 775, be schrieben.
Die Primärwicklung des Transformators Trl ist mit einer Wechselstromquelle mit einer Frequenz von beispielsweise 450 Hz verbunden.
Der Mittelpunkt p1 der Sekun därwicklung dieses Transformators ist mit dem Punkt x und über einen hochohmigen Widerstand B mit dem negativen Batterie pol verbunden. Beispielsweise kann die Spannung der Wechselstromquelle und das Übersetzungsverhältnis des Transformators Trl so gewählt werden, dass die in der Sekundärwicklung dieses Transformators auftretende Wechselspannung gleich 2 Volt ist.
Der Mittelpunkt p2 der Primärwicklung des Transformators TA weist .ein gegenüber Erde negatives Potential auf, das dem von der Batterie B gespeisten einstellbaren Potentiometer Pol entnommen wird, wobei dieses Potential so gewählt wird, dass der Punkt <I>p2</I> im Ruhezustand der Anordnung, das heisst,
wenn die Kontakte Cl bis C4 offen sind, gegenüber dem Punkt p1 ein positives Potential besitzt. Die Gleichrichter Bel und Reg sind so geschaltet, dass sie unter diesen, Verhältnissen für den Gleich strom einen sehr hohen Widerstand liefern.
Da die Gleichspannung zwischen p1 und p2 grösser angenommen wird als der Scheitel wert der Wechselspannung in der Sekundär wicklung des Transformators Trl, kann kein Wechselstrom durch diese Elemente und die Primärwicklung des Transformators Tr2 fliessen.
Der Transformator Tr2 ist ein Aufwärts- transformator, der beispielsweise ein. Über- setzungsverhältnis von 1 :20 besitzen soll, so dass, falls eine Wechselspannung von 2 Volt der Primärwicklung angelegt wird, der Sekundärwicklung eine Spannung von etwa 40 Volt entnommen werden kann.
Eine Klemme der Sekundärwicklung ist mit der Steuerelektrode Ce der Gasentladungsröhre T verbunden und die andere Klemme mit einem Potentiometer Po3, über das eine in bezug zur Kathode <I>Ca</I> positive Vorspannung an die Steuerelektrode Ce der Röhre ange legt ist, die derart gewählt ist, dass die Röhre T im Ruhezustand der Anordnung nicht ionisiert wird,
da die Vorspannung unter der Zündspannung der Steuerstrecke zwischen der Steuerelektrode Ce und der Kathode Ca liegt.
Wird angenommen, dass die Gleichrich- ter Bel und Reg leitend werden, dann wird in der Sekundärwicklung des Transforma tors Tr2 eine genügend hohe Wechselspan nung erzeugt, um während der Halbwelle, bei welcher dieser Spannung und die Vorspan- nung gleiche Richtung besitzen, die Röhre T zu zünden, wodurch die Erregung der Signalempfangsvorrichtung,
die im vorlie genden Beispiel aus einem Relais SB be steht, bewirkt wird. Dieses Relais liegt in Reihe mit der Hauptstrecke der Röhre, die von der Anode Ax nach der Kathode<I>Ca</I> führt, welch letztere mit dem negativen Pol einer Batterie von 150 Volt verbunden ist.
Die Gleichrichter Bel und Reg können durch eine Umkehrung der Spannung zwi- sohen den Punkten p1 und p2 in den leiten den Zustand versetzt werden.
Diese Span nungsumkehrung kann durch Schliessen eines der Kontakte Cl bis C4 herbeigeführt werden, vorausgesetzt, dass diese Kontakte mit einer Stelle des Potentiometers Pol ver bunden sind, dessen Potential gegenüber dem der Abgriffatelle am Potentiometer Pol positiv ist. Der Wert des Widerstandes B ist, verglichen mit den Widerständen,
über die von irgendeinem der Kontakte Cl bis C4 die Spannung an den Punkt x angelegt ist, so hoch gewählt, dass sein Vorhandensein eine vernachlässigbare Wirkung auf das Potential an der Stelle p1 ausübt.
Es ist ersichtlich, dass durch Änderung der Einstellung des Potentiometers Pol die im Punkte x für das Ansprechen der Röhre T und des Relais SR erforderlichen Span nung geändert werden kann, ohne dass die an irgendeine der Röhrenelektroden ange legte Spannung geändert werden muss, so dass die<B>-</B>Röhre T ungeachtet der au der Stelle x zum Ansprechen der Röhre erfor- derliehen Spannung unter verschiedenen Verhältnissen arbeiten kann.
Dies stellt eine sehr wertvolle Eigen schaft dieser Anordnung dar, denn erstens können die für das Arbeiten der Röhre ge- eignetsten oder passendsten Batteriespan- nungen vollständig unabhängig vom Grenz wert gewählt werden, bei dessen Überschrei tung die Röhre ansprechen soll, und zwei tens deshalb, weil -es dadurch möglich wird, nach Belieben irgendeine nachzuweisende Signalspannung durch einfache Mittel fest zustellen,
ohne die Arbeitsspannung der Hauptstrecke der Röhre und deren Steuer- elektrodenvorspannung zu beeinflussen. Dies ist nicht der Fall, wenn, die nachzuweisende Spannung direkt auf die Steuerelektrode der Röhre einwirken kann, da dann alle in Ver bindung mit der Röhre henützten Spannun gen direkt vom Wert der nachzuweisenden Spannung abhängig sind.
Eine weitere wichtige Eigenschaft ist darin zu erblicken, dass es möglich ist, rela tiv niedrige Spannungsdifferenzen festzu stellen, zvas ebenfalls nicht möglich ist, wenn diese direkt auf die Steuerelektrode einwir ken.
Um dies zu erläutern, muss erwähnt werden, dass, obgleich theoretisch die Vor spannung einer Gasentladungsröhre ganz nahe an die zur Ionisierung der Steuer strecke erforderliche Zündspannung gelegt werden kann, so da.ss nur eine kleine Signal spannung erforderlich wäre, um die Röhre zum Arbeiten zu bringen, im praktischen Falle die Vorspannuug erheblich unter der Zündspannung liegen muss.
Beispielsweise darf bei einer Röhre, deren normale Zünd- spannung 70 Volt beträgt, höchstens eine Vorspannung von 55 Volt angewendet wer den. Dies ist auf das ausserordentlich rasche Arbeiten solcher Röhren zurückzuführen, die es ermöglichen, dass Impulse mit niedri- ger Spannung und sehr kurzer Dauer, z. B. 10-3 bis 10-4 Sekunden bereits das An sprechen der Röhren bewirken können.
Vor übergehende Spannungen von solcher Dauer können leicht durch Induktion, selbst bei kurzen Drahtlängen, aufgenommen werden, beispielsweise beim Öffnen oder Schliessen von benachbarten Stromkreisen (s. A. M. Cur- tis "Electrical Engineering", Juni 1940, Band 59, Nr. 6, Seiten 360-868), so dass, falls die Vorspannung sehr nähe an der Zündspannung liegt, die Röhre häufig un- erwünscht ansprechen würde.
Mit der beschriebenen Anordnung ist es möglich, mit relativ geringen Spannungs differenzen die Entladungsröhre zuverlässig zum Arbeiten zu bringen, selbst dann, wenn die Vorspannung sehr niedrig ist.
Dies geht aus den Kurven der Fig. 2 hervor, die die Beziehung zwischen der Vorspannung VP' und der Gleichspannung Yd zeigt, die bei verschiedenen Werten eines mit ihr zwischen den Punkten p1 und p2 in Reihe liegenden Widerstandes erforderlich ist, um das Zün den der Röhre bei einer gegebenen Wechsel spannung zu bewirken.
Die vier Kurven der Fig. 2 zeigen die Ergebnisse, die mit einem in Reihe mit der Spannungsquelle Yd geschalteten Widerstand von 900 bezw. 8400, 10400 und 30400 Ohm erhalten wurden.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Zündspannung der Röhre 74 Volt beträgt und dass, solange die Spannung Yd in der negativen Richtung, das heisst in Richtung des hohen Widerstandes der Gleichrichter Bel und<I>Reg,</I> den Wert von 0,5 Volt übersteigt, die volle Spannung VP = 74 Volt der Steuerstrecke zugeführt werden muss, bevor die Zündung eintritt.
Wird angenommen, dass die Vorspan- nung VP gleich 55 Volt sei, dann zeigen die Kurven für die verschiedenen Widerstands- werte von 900, 3400, 10 400 und 30 400 Ohm, dass, um das Ansprechen der Röhre zu be wirken, die Spannung Yd die Werte 0,7, 1,0, 1,8 bezw. 3,7 Volt in positiver Rich tung haben muss.
Die Tatsache, dass die Entladung in. der Röhre bereits bei kleinen negativen Werten der Spannung Yd mit einer etwas unter halb der Zündspannung liegenden Vorspan- nung beginnt, sowie die Tatsache,
dass der Wert der Spannung Yd mit dem Wert des in Reihe dazu liegenden Widerstandes än dert, lässt sich dadurch erklären, dass, wenn der negative Wert der Spannung Yd unter die den Gleichrichtern zugeführte Wechsel spannung erniedrigt wird,
wenigstens einer dieser Gleichrichter jeder Halbwelle dieses Wechselstromes einen niederohmigen Weg liefert, so dass eine Gleichrichterwirkung resultiert, wobei die gleichgerichteten Ströme durch eine Hälfte der Sekundärwicklung des Transformators Trl, einen GleiQhrichter,
eine Hälfte der Primärwicklung des. Trans- formators Tr2 und zurück über die Gleich stromquelle Yd und den mit ihr in Reihe liegenden Widerstand fliessen, welche Rei- henschaltung die beiden Punkte p2 und p1 miteinander verbindet.
Daraus ergibt sich, da.ss durch diesen Strom eine gewisse Wechselspannung in der Sekundärwicklung des Transformators Tr2 induziert wird, deren Wert bis zu einem gewissen Grad vom Werd des in Reihe zur Spannungsquelle Yd liegenden Widerstandes abhängig ist.
Es ist ersichtlich, dass die gezeigte An ordnung ein hochempfindliches polarisiertes Relais zu ersetzen vermag, sobald das Vor= handensein einer einen vorgegebenen Grenz wert überschreitenden Spannung von zum voraus bestimmter Polarität festgestellt wer den soll, und zwar auch dann, wenn solche Spannungen in. Stromkreisen vorhanden sind, die einen hohen innern Widerstand -besitzen.
Dies, weil ein kleiner Bruchteil von einem 1Mi1' liampere, welcher durch den statischen Schalter fliesst, bereits genügt, um die Detektoranordnung zuverlässig - zum An sprechen zu bringen.
Die gezeigte Anordnung zeigt, auf wel che Weise es möglich ist, das Vorhandensein von Signalspannungen im Punkt x festzu stellen, die gegenüber der vom Potentiometer Pol gelieferten Spannung positiv sind.
Es ist aber in gleich guter Weise möglich, negative Spannungen festzustellen, indem bei umgepolter Batterie B die Verbindun gen mit den Punkten p1 und p2 des Strom kreises vertauscht oder die Verbindungen der Gleichrichter Bei und Reg reserviert werden, so dass sie Gleichstrom in, der ent gegengesetzten Richtung durchlassen. Um die Polarität der das Arbeiten der Röhre bewirkenden Signalspannung nach Wunsch festlegen zu können,
ist zweckmässigerweise ein die oben genannten Vertauschungen der Verbindungen bewirkender Umschalter vor gesehen.
An Stelle des gezeigten statischen Schal ters kann irgendeine andere an sich bekannte Form benützt werden, die den Zweck der Sperrung eines Wechselstromes mittels einer Gleichspannung erfüllt oder welche die Übertragung desselben beim Vorhandensein einer solchen Spannung erlaubt.
Es ist natürlich auch möglich, mit der Detektoranordnung an Stelle von Gleich- spannungen das Vorhandensein von Wech- selspannungen festzustellen.