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Einrichtung zum Steuern des Anodenstromes einer Verstärkerröhre durch elektrische Kapazitäten.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung zum Steuern des Anodenstromes einer Verstärkerröhre mittels kleiner elektrischer Kapazitätsänderungen.
Zahlreiche industrielle und industriell-messteeiniseheProbleme lassen sich auf das Messen, Anzeigen oder Registrieren von kleinen elektrischen Kapazitäten oder Kapazitätsänderungen zurückführen. Die Lage bzw. Lagenänderung der Membrane eines Manometers, der Quecksilbersäule in einem Thermometer, des Zeigers vieler Instrumente, das Herannahen von Personen, die Bewegung von Maschinenteilen, sie alle verändern die gegenseitige Kapazität von zwei ohnehin vorhandenen oder von absichtlich angebrachten elektrischen Leitern.
Es sind Einrichtungen bekannt, die gegenüber kleinen Kapazitäten bzw. Kapazitätsänderungen empfindlich sind. Im wesentlichen beruhen diese auf der Anwendung von abgestimmten Hochfrequenzstromkreisen die durch Kapazitätsänderungen verstimmt werden und eine Verstärkereinrichtung beeinflussen.
Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen zum Prüfen von Kondensatoren zwischen Anode
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in Reihe eine Wechselstromquelle und der zu messende Kondensator geschaltet sind.
Gemäss ihrem Zwecke, eine einfache und zuversichtliche Schaltung zum Anzeigen von Kapazitäts- änderungen zu bieten, weicht nun vorliegende Erfindung von den oben beschriebenen Anordnungen in wesentlichen Punkten ab ; u. zw. benötigt sie weder eine Gleiehspannungsquelle noch eine Hochfrequenzspannung und gewinnt hiedureh an Einfachheit und Billigkeit. Ausserdem werden Batterie und Gleichrichter überflüssig.
Die Erfindungsgemässe Einrichtung besteht im wesentlichen darin, dass bei einer Verstärkerrohre. deren Anodenkreis ein Mess-oder Registrierinstrument, ein Relais oder ein Kupplungsglied zur weiteren Verstärkung enthält und in deren Gitterkreis die veränderliche mit Wechselspannung zu versehende Kapazität (Steuerkapazität) liegt, der Anodenkreis der Röhre mit Wechselspannung gespeist wird, deren Frequenz gleich der am Gitter liegenden Frequenz ist. deren Phase aber zweckmässig gegenüber der letzteren um 1800 verschoben ist.
Dadurch wird vor allem, wie schon eiwähnt. die Verwendung einer besonderen Anodenbatterie oder eines Gleichrichters erspart, ausserdem aber bei gegebener Steuerkapazität eine grössere prozentuelle Änderung des Anodenstromes erreicht als bei Anodengleiehspannung. Dies lässt sich mit Hilfe der Fig. 1 leicht einsehen. Hier stellt die Kurve a die Gitterspannung-Anodenstromcharakteristik der Verstärkerröhre dar ; OA = 10 ist der Anodenruhestrom, worunter hier sowie später jener Strom verstanden ist. der bei freiem Gitter fliessen würde. Wird an das Gitter eine Wechselspannung von dem Scheitelwert e gelegt, so verschiebt sich der Mittelwert des Gitterpotentials ungefähr um e, der Anodenstrom (d. h. der zeitliche Mittelwert desselben) stellt sich auf PB= Ie ein und die Stromabnahme beträgt AB'.
Wird als Anodenspannung Wechselspannung verwendet, so fliesst ein Anodenstrom nur in den Halbperioden, wo die Anode positiv ist. Es beträgt somit der Anodenstrom nur etwa die Hälfte dessen, was einer der effektiven Wechselspannung gleichen Gleichspannung entsprechen würde. Es ist somit der Ruhestrom in diesem Falle zirka OA. Wird jetzt die gleiche Steuerkapazität wie früher eingeschaltet, d. h. die
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schied der Anoden und der Gitterspannung abhängig. Ist dieser gleich Null. so fliesst der Anodenstrom nur während der positiven von P nach rechts liegenden Halbperiode der Gitterspannung. Der Anodenstrom ist also QC und die Verminderung ist prozentuell kleiner als früher.
Beträgt dagegen die erwähnte Phasendifferenz 180 , so fliesst der Anodenstrom während der negativen, von P nach links liegen-
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diesem Falle geht bei Anodengleichspannung oder bei phasengleicher Anodenweehselspannung der Anodenstrom auf die Hälfte des Ruhestromes zurück, wogegen bei Wechselspannung von entgegengesetzter Phase der verminderte Anodenstrom gleich 0 ist, wie dies mit Hilfe der Fig. 1 unschwer einzusehen ist.
Man kann auf diese Weise durch Kapazitätsänderungen von der Grössenordnung eines ; j. ; jt.. F den Anoden-
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ein elektromagnetisches Relais in Ruhestromschaltung betätigen lassen.
Diese hohe Empfindlichkeit der erfindungsgemässen Einrichtung beruht auf dem Umstand, dass bei ihr eine Verstärkerröhre mit ableitungsfreiem, isoliertem Gitter verwendet wird.
Es ist allgemein bekannt, dass in diesem Falle ausserordentlich hohe Gleiehstromverstärkungen sich erreichen lassen. Bei Wechselstromverstärkung, Gleichrichtung liegen aber die Verhältnisse ebenso günstig, da-sobald das Gitter die erwähnte negative Aufladung erhielt-die einzige Leistungsaufnahme der Röhre die durch die Gitter-Kathodenkapazität bedingte Blindleistung ist. Beträgt die Steuer- kapazität z. B. 1 cm und nimmt man für die Gitterkapazität samt Zuleitungen den Wert von 10 MM an,
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spannung, deren Phase zur Anodenweehselspannung um 1800 verschoben ist.. 3 und 4 bedeuten Gitter und Anode der Röhre.
In Fig. 3 ist dieselbe Anordnung abgebildet, nur liegt zwischen dem Gitter. 3 und der, die Anode speisende Klemme der Wechselstromquelle 9 eine weitere Kapazität 5a.
In Fig. 4 liegt an der Weehselstromquelle 9 die Primärwicklung 6 eines Transformators, der folgende Sekundärwicklungen hat : 8a zum Speisen der Anode, 7 zum Heizen der Kathode und 8, um zwischen Kathode und Erde eine Wechselspannung zu erhalten. Diese letztere ist zwischen zwei Konden-
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Dimensionen.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 entspricht den obigen Ausführungen. So lange die Kapazität 5 verschwindend klein ist, ist das Gitter frei. es wird also ein Anodenstrom in den Halbperioden, in denen die Anode positiv ist. frei durch die Röhre fliessen. 10 wird also von einen pulsierenden Gleieh- strom durchflossen. Wächst nun die Kapazität 5, so wird die Wechselspannung der Wicklung 8 zwischen Gitter-Kathodekapazität und Steuerkapazität o im reziproken Verhältnis der Kapazitäten verteilt und das Gitter erhält eine Wechselspannung, deren Phase der der Anode entgegengesetzt ist ; der Anodenstrom wird also entsprechend verringert.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3 ist ähnlich, mit dem Unterschied, dass die Wirkung der Anode, die der Steuerkapazität entgegenwirkt, durch die Kapazität 5a unterstützt wird ; eine Steuerwirkung wird daher erst dann eintreten, wenn die Wirkung von 5 (Steuerkapazität und Spannung in 8) der Wirkung von Ja und der Anoden-Gitterkapazität überlegen sein wird.
Schaltung nach Fig. 4 ist der Schaltung nach Fig. 2 identisch. mit dem Unterschied, dass die Kathode durch die Wicklung 8 der Erde gegenüber auf Wechselspannung gehalten ist. Die Kondensatoren 11
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oder durch Personen die Spannung aufzunehmen und so Gefahren zu verhüten. Die Anode muss, da die Kathode nicht geerdet werden darf, von einer besonderen Wicklung gespeist werden.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist derjenigen in Fig. 2 identisch, indem hier die Rolle der Steuerkapazität 5 (Fig. 2) von Leiter 5 (Fig. 4) und den sieh nahenden, geerdeten Gegenständen übernommen wird.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Einrichtung zum Steuern des Anodenstromes einer Verstärkerröhre in Abhängigkeit von kleinen elektrischen Kapazitäten bzw. deren Änderungen (Steuerkapazität), bei der die eine Belegung der Steuerkapazität mit dem Gitter der Verstärkerröhre verbunden ist und zwischen der zweiten Belegung und der Kathode eine Wechselspannung aufgedrückt ist. dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenkreis der Röhre mit Wechselspannung gespeist wird. wobei die Frequenz der Anodenspannung gleich der am Gitter liegenden Frequenz ist.
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kapazität mit dem Gitter der Verstärkerröhre verbunden ist und zwischen der zweiten Belegung und der Kathode eine Wechselspannung aufgedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode der Ver-
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