DE560600C - Roehrenvoltmeter mit Wechselstromanschluss zur Messung von statischen, stationaeren und zeitlich langsam veraenderlichen Potentialdifferenzen - Google Patents

Description

• Röhrenvoltmeter mit Wechselstromanschluß zur Messung von statischen, stationären und zeitlich langsam veränderlichen Potentialdifferenzen Die Benutzung der Elektronenröhre als elektrostatisches Voltmeter zur Messung von unbekannten Potentialen, die ans Steuergitter gelegt werden, erfolgte bei allen sonstigen Abweichungen untereinander, welche die bekannt gewordenen Schaltungen aufweisen, bisher immer dadurch, daß man zur Lieferung des Anodenstromes eine sehr konstante Gleichspannung benutzte.
• Man hat nun gefunden, daß man bei Verwendung von zwei Elektronenröhren R1 und R, die nach Fig. i in an sich bekannter Weise so zueinander parallel geschaltet sind; daß jeweils Anode der einen mit Kathode (Heizfaden) der andern leitend verbunden werden, diese als Röhrenvoltmeter für konstantbleibende oder zeitlich nur langsam ver. änderliche unbekannte Potentiale gerade mit Wechselstrom im Anodenkreis betreiben kann.
• Wegen der Gleichrichterwirkung der beiden Röhren fließt bei oben angegebener Schaltung jeweils die eine Halbwelle durch die eine, die andere Halbwelle durch die andere Röhre. Bei gleicher Charakteristik beider Röhren bewirken gleiche Spannungen an den beiden Steuergittern der Röhren, daß die durch beide Röhren fließende effektive Anodenstromstärke gleich ist.
• Schaltet man also in den Wechselstromkreis außer diesen beiden zueinander parallel geschalteten Röhren noch ein Strommeßinstrument mit geeigneter, durch einen Shunt regulierbarer Empfindlichkeit, welches nur auf Gleichstrom anspricht (z. B. Drehspulengalvanometer), so wird dieses den Ausschlag Null haben, weil sich ja beide Halbwellen des Wechselstromes in ihrer Wirkung aufheben. Dabei ist natürlich vorausgesetzt, daß die Schwingungsdauer dieses Strommeßinstrumentes als auch die Eigenschwingungsdauer seiner beweglichen Teile groß ist gegen die Periodenzahl des Wechselstromes, so daß sich ein hindurchgehender Wechselstrom nicht in einem unerwünschten Pendeln oder Vibrieren der Zeiger bemerkbar macht.
• Verstärkt man oder schwächt man durch Variation der Spannung am Steuergitter nur einer der beiden Röhren, z. B. R2, den Anodenstrom in dieser, so wird die effektive Anodenstromstärke in der Röhre R2 verändert und somit dem durch die parallel geschalteten Röhren gehenden Wechselstrom ein Gleichstrom überlagert. Dieser macht sich dann im Gleichstrommeßinstrument bemerkbar. Es liegt auf der Hand, daß man auf diese Weise eine Messung der Steuergitterspannung vornehmen kann, wenn die beschriebene Einrichtung entsprechend geeicht ist.
• Diese Eichung kann dadurch erfolgen, daß man die Spannung am Gitter der einen Röhre, R1, dauernd konstant läßt, z. B. auch durch Kurzschluß mit dem Heizfaden, und mit geeigneten Hilfsspannungen an dem Gitter der Röhre R2, wo auch die unbekannten Spannungen gemessen werden, die Skala des Meßinstrumentes eicht oder daß man diese Eichung durch Anlegen der bekannten Hilfsspannungen an dem Gitter der Röhre Ri, wo die unbekannten Spannungen nicht gemessen werden, vornimmt.
• Benutzt man in diesem zweiten Falle ein variables geeichtes Potentiometer mit konstanter Spannungsquelle, so kann die Methode auch als Nullmethode ausgebildet werden, indem man das Potentiometer so lange variiert, bis man am Gitter der zweiten Röhre die Spannung des Gitters der ersten erreicht hat, wobei dann das Meßinstrument keinen Ausschlag mehr anzeigt. Diese Art der Ausführung hat den Vorteil, daß auch ein in seiner Spannung nicht ganz konstanter Wechselstrom (Netzstrom) verwendet werden kann.
• Daß man mit Hilfe der Spannungen, die man an das Gitter der Röhre R, legt, auch den Meßbereich der Einrichtung verändern kann, um z. B. in einen gewünschten Teil der Charakteristik der Röhre zu gelangen, ist ebenfalls zu erwähnen. Genau so kann dies durch Entgegenschalten oder Hinzuschalten der bekannten zu der zu messenden Spannung an dem Gitter der Röhre R2 erfolgen, wo die unbekannten Spannungen angelegt werden.
• Man benutzt nun am einfachsten den Wechselstrom auch zur Heizung der beiden Röhren, indem man ihn auf die dazu nötige Spannung heruntertransformiert. Dabei dürfen die beiden Heizstromkreise miteinander und mit dem Anodenstromkreis natürlich nur induktiv gekoppelt sein. Es besteht auch die :Möglichkeit, die Röhren mit Gleichstrom, z. B. mit Akkumulatoren, zu heizen.
• Es ist ferner möglich, an Stelle von zwei Röhren nur eine einzige zu verwenden, welche zwei Heizfäden mit einem zu denselben unsymmetrisch stehenden Gitter besitzt.
• Für ein einwandfreies Arbeiten der Einrichtung ist, wie gefunden wurde, noch nötig, daß man den Hauptanteil des Wechselstromes nicht durch .das Meßinstrurnent für den übrigbleibenden Gleichstromanteil schickt, sondern durch eine zum Meßinstrument parallel liegende Kapazität C (Kondensator) führt. Ferner ist es vorteilhaft, den etwa noch durch das Meßinstrument gehenden Wechselstrom durch eine hohe Selbstinduktion L nach Fig. i mit geringem Ohmschen Widerstand zu schwächen bzw. weitgehend abzudrosseln. Dadurch gelingt es, selbst in Meßinstrumenten mit sehr feinem Zeiger, das Vibrieren desselben zu unterbinden.
• Wird das hier beschriebene Wechselstromröhrenvoltmeter nicht als Nullinstrument, sondern zum Anzeigen der zu messenden Spannungen gebraucht, so genügt ohne besondere Maßnahmen der Wechselstrom des Netzes nicht zum Betreiben der Einrichtung, Weil sich die Schwankungen der Netzspannung in der Zeigerstellung stark bemerkbar machen. In einem solchen Fall muß man die Netzschwankungen in an sich bekannter Weise durch eine Eisenwasserstofflampe eliminieren bzw. einen Transformator dazwischenschalten, der in der Sekundärwicklung die Schwankungen des Primärstromes beseitigt. Dadurch gelingt es, die Röhrenvoltmeteranordnung auch mit unmittelbarem Wechselstromnetzanschluß als statisch wirkende, anzeigende und evtl. registrierende Meßeinrichtung zu benutzen. Der technische Fortschritt ist insbesondere darin zu erblicken, daß die Einrichtung ohne irgendwelche Kompensationsströme oder Spannungen im Ruhezustand auf dem Meßinstrument den Ausschlag Null liefert.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Röhrenvoltmeter mit W echselstromanschluß zur Messung von statischen, stationären und zeitlich langsam veränderlichen Potentialdifferenzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom als Anodenstrom sich in zwei zueinander parallel liegende, und zwar zwischen Heizfaden der einen und Anode der andern sowie Anode der einen und Heizfaden der andern kurzgeschlossene Elektronenröhren verteilt und außerdem ein Gleichstrominstrument mit geeigneter hoher eigener oder vorgeschalteter Selbstinduktion und geeignet geschalteter Kapazität durchfließt, so daß das Meßinstrument allein durch den Überschuß des in der ersten Röhre in der einen Richtung fließenden Anteils des Wechselstromes über den in der zweiten Röhre in der andern Richtung fließenden zum Ausschlag gebracht wird nach Maßgabe der Differenz der die Anodenströme steuernden Gitterspannungen.
2. 2. Röhrenvoltmeter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme zum Heizen der beiden Röhren einem Wechselstromtransformator entnommen werden und durch ihn mit der Wechselstroinquelle, die auch den Anodenstrom liefert, induktiv gekoppelt sind.
3. 3. Röhrenvoltmeter nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Meßbereiches des beschriebenen Wechselstromröhrenvoltmeters derart vor sich geht, daß die zu messende Gitterspannung durch geeignete bekannte Hilfsspannungen, welche z. B. Normalelementen entnommen werden können, vergrößert oder verkleinert wird. q.. Röhrenvoltmeter nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Meßbereiches des beschriebenen Wechselstromröhrenvoltmeters derart vor sich geht, daß die bekannte Gitterspannung durch Hinzuschalten bekannter, z. B. aus Normalelementen zu entnehmender Spannungen vergrößert oder verkleinert wird. 5. Röhrenvoltmeter nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß zum Eichen des beschriebenen Wechselstromröhrenvoltmeters die an eine Röhre gelegten bekannten Hilfsspannungen in Ver-Bindung mit einem parallel zum Meßinstrument liegenden Shunt von hoher Selbstinduktion benutzt werden. 6. Röhrenvoltmeter nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, däß bei Entnahme des Wechselstromes aus dem Netz Mittel benutzt werden, um Schwankungen der Netzspannung automatisch zu eliminieren (z. B. Transformator, Eisenwasserstofflampen). 7. Röhrenvoltmeter nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von zwei parallel geschalteten Röhren nur eine verwendet wird, welche zwei galvanisch nicht miteinander verbundene Heizfäden besitzt und mindestens ein Gitter, welches zu den beiden Heizfäden unsymmetrisch liegt.