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Messeinrichtung für Schwachstromubertragungssysteme.
Es sind Messeinrichtungen für Schwachstromübertragungssysteme bekannt, die einen Kordensatorkreis mit Gleichrichter enthalten, dessen Auflade-und Entladezeiten genau definiert sind. Sie sind geeignet, zeitlich kontinuierlich rasch veränderliche Amplituden zur Anzeige zu bringen und
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Sprechspannungen benutzt.
Bei den bekannten Anordnungen bewirkt eine Verstärkerröhre
1. Aufladung des Kondensators durch ihren Gitterstrom, wobei die Gitterkathodenstrecke als Gleichrichter wirkt,
2. Anzeige der am Kondensator liegenden Spannung durch ihren Anodenstrom.
Der Gitterstrom beruht zum Teil auf Ioneneffekten und ist deshalb weitgehend ul1definiert. In der Verstärkertechnik ist man bemüht, ihn möglichst gering zu halten. Es treten deshalb bei der Verwendung der bekannten Einrichtungen häufig Schwierigkeiten auf, wenn Röhren ausgetauscht werden. weil ihre Gittercharakteristiken Streuung in weiten Grenzen aufweisen. Es handelt sich sowohl um zum Teil untragbare Änderungen der Empfindlichkeit wie um Verschiebungen der Auf-und Entladezeiten des Kondensatorkreises.
Es sind ferner Spitzenspannungsmesser für Wecl1selspannungen bekannt geworden, die sich einer Reihenschaltung eines Gleichrichters und eines Kondensators bedienen, wobei zur Anzeige ein Elektrometer dient. Derartige Anordnungen sind aber nur sehr beschränkt verwendbar, insbesondere dann nicht, wenn kurze Impulse in ihrer Amplitude ermittelt werden sollen.
Naeh der vorliegenden Erfindung werden derartige Messeinrichtungen dadurch verbessert, dass man in Anlehnung an die erstgenannten dem Hochvakuumrohr nur noch die Funktion der Anzeige der an seinem Gitter liegenden Spannung überlässt und die Aufladung des Kondensators durch einen vorzugsweise als Troekengleiehriehter ausgebildeten, praktisch im Leerlauf betriebenen Gleichrichter bewirken lässt. Es bedeutet dies, dass der Widerstand im Gleichrichterkreis hochohmig gegenüber dem höchsten Sperrwiderstand ist. Nunmehr ist es möglich, beim Austausch der Röhren die etwa abweichende Steilheit der Kennlinie in einfacher Weise auszuregeln, indem man die am Kondensator liegende Spannung dem Gitter über ein Potentiometer zuführt. Dieses wird dann vorzugsweise regelbar ausgeführt, aber so, dass sein Gesamtwiderstand gross gegenüber dem Sperrwiderstand der Gleichrichter ist.
Dadurch wird Leerlauf der Gleichrichter und damit ausserdem, bereits ohne weitere Hilfsmittel, eine hohe Frequenz-und Temperaturkonstanz erreicht, weil im stationären Zustand nur ein geringer Bruchteil der aufgedrückten Spannung am Gleichrichter liegt und die Frequenz-und Temperaturabhängigkeit dieses Spannungsanteils im Vergleich zur Gesamtspannung sehr gering ist.
Die Aufladezeit des Kondensatorkreises ist bestimmt durch die Kapazität des Kondensators. den Durchlasswiderstand der Gleichrichter und etwaige weitere im Aufladekreis liegende Widerstände.
Die Entladezeit ist im wesentlichen gegeben durch die Kapazität des Kondensators und den Sperrwiderstand der Gleichrichter. Der Gütefaktor der Gleichrichter, d. h. das Verhältnis aus Sperr-und Durchlasswiderstand bestimmt das Verhältnis von Entladezeit zu Aufladezeit. Der Gütefaktor kann variiert werden, indem man einem oder mehreren der Gleichrichter eine Vorspannung gibt, die eine Gleich-oder Weehselspannung sein kann.
In der Figur ist als Ausführungsbeispiel das Prinzip eines Höchstwertzeigers schaubildlich dargestellt. Ein Höehstwertzeiger ist ein Gerät zur Messung der im Übertragungssystem der Nachrichtentechnik auftretenden Spannungsspitzen. Die Amplitude kann damit sehr genau ermittelt werden, insbesondere dann, wenn nur ein kurzzeitiger Spannungsstock vorliegt, die Dauer der Impulse selbst
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sator C aufgeladen bzw. wieder entladen wird. Der Widerstand RI ist ein Potentiometer für den Ausgleich etwa abweichender Steilheiten der folgenden Verstärkerröhre V, die lediglich zur Anzeige bzw. zur Gleiehspannungsverstärkung dient. Im allgemeinen wird eine Verstärkung nicht stattfinden, weil das Rohr praktisch im Kurzschluss betrieben wird.
Zur Vermeidung von Gitterstrom erhält das Hoehvakuumrohr eine negative Gittervorspannung, aus demselben Grunde wird der Kondensator so aufgeladen, dass das Gitter bei der Anzeige mehr negativ wird. Die Röhre führt den grössten Anodenstrom, wenn keine Wechselspannung am Gerät liegt. Im Anodenkreis des Rohres befindet sich das Instrument A mit einem Widerstand & im Nebenschluss ; mit Hilfe des Wderstandes R2 kann der elektrische Nullpunkt des Instrumentes A eingestellt werden ; die Nulleinstellung könnte aber auch durch Änderung der Gittervorspannung bewirkt werden. Als Instrument kann auch ein schreibendes
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Drehspulinstrument mit passenden elektrischen und mechanischen Daten angeschlossen werden, wenn es sich darum handelt, die zu messenden Spannungen zu registrieren.
Zur Eichung des Gerätes kann eine bekannte Wechselspannung verwendet werden oder aber ein definierter Gleiehspannungsstoss, z. B. die Entladung eines mit einer bekannten Gleichspannung aufgeladenen Kondensators bekannter Kapazität. Beim Höchstwertzeiger beträgt die Aufladezeit 20 ms, die Entladezeit 5 s.
Versuche mit dem beschriebenen Gerät haben gezeigt, dass die Anzeige von der Frequenz, z. B. über 9 Oktaven, völlig unabhängig ist. Der Temperaturgang ist bei der Anzeige stationärer Wechselspannungen für ein grosses Temperaturintervall kaum merklich. Bei der Anzeige von Wechselspannungsimpulsen besitzen Auflade- und Entladekurven zwischen 10 und 50c C Temperatlll'gang von dun'haus zu vernachlässigender Grösse. Die Messunsirherheit kann bis auf weniger als l o herabgedriickt werden. Bei Austausch der Röhren bzw. der Gleichrichter liegen die Änderungen der Empfindlichkeit
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geringen Grenzen.
Die'Einrichtung nach der Erfindung ist besonders für Impulsmesser geeignet : sie ist aber auch als Pegelzeiger zu verwenden. Nimmt man die Anzeige sp vor, dass am Gleichrichter stets die gleiche
Spannung liegt, indem man durch ein am Eingang des Gerätes liegendes, veränderbares, z. B. in Neperstufen geeichtes Potentiometer auf eine bestimmte Marke der Skala des Anzeigeinstrumentes einstellt, so ist der Gütefaktor, der naturgemäss von der am Gleichrichter liegenden Spannung abhängig ist, konstant. Durch passende Wahl der am Gleichrichter liegenden Amplituden kann man in diesem Fall das Verhältnis von Entladezeit zu Aufladezeit z. B. so festlegen, dass die Anzeige eine reine Spitzenwertanzeige oder eine Effektivwertanzeige ist ; man kann aber auch dazwischenliegende Formen der Anzeige erreichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Messeinrichtung für Schwachstromübertragungssysteme mit Hilfe eines Gleichrichters und Kondensators, mit definierter Auflade-und Entladezeit des Kondensatorkreises, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise durch einen Troekengleiehriehter gebildete Gleichrichter praktisch im Leerlauf betrieben wird, d. h. der Widerstand im Gleichrichterkreis (R1) hochohmig gegeniiber dem höchsten Sperrwiderstand ist, und dass die am Kondensator bestehende Spannung durch den Anodenstrom einer Hochvakuumröhre zur Anzeige gelangt.
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Measuring device for low-voltage transmission systems.
Measuring devices for low-voltage transmission systems are known which contain a cord sensor circuit with a rectifier, the charging and discharging times of which are precisely defined. They are suitable for displaying amplitudes that change rapidly over time and
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Speech tensions used.
In the known arrangements, an amplifier tube acts
1. Charging of the capacitor through its grid current, whereby the grid cathode path acts as a rectifier,
2. Display of the voltage across the capacitor through its anode current.
The grid current is partly based on ion effects and is therefore largely ul1-defined. In amplifier technology, efforts are made to keep it as low as possible. Difficulties therefore often arise when using the known devices when tubes are exchanged. because their grating characteristics show a wide range of scatter. It concerns both partially intolerable changes in sensitivity and shifts in the charging and discharging times of the capacitor circuit.
Furthermore, peak voltmeters for alternating voltages have become known which use a series connection of a rectifier and a capacitor, an electrometer being used for the display. Such arrangements can only be used to a very limited extent, in particular not when short pulses are to be determined in terms of their amplitude.
According to the present invention, such measuring devices are improved in that, based on the former, the high vacuum tube is only given the function of displaying the voltage on its grid and the charging of the capacitor is effected by a rectifier which is preferably designed as a dry equilibrium and is practically operated in idle mode leaves. This means that the resistance in the rectifier circuit has a high resistance to the highest blocking resistance. It is now possible, when replacing the tubes, to regulate the slightly different steepness of the characteristic curve in a simple manner by applying the voltage across the capacitor to the grid via a potentiometer. This is then preferably designed to be controllable, but in such a way that its total resistance is large compared to the blocking resistance of the rectifier.
As a result, the rectifier is idle and thus, even without further aids, a high frequency and temperature constancy is achieved, because in the steady state only a small fraction of the voltage is applied to the rectifier and the frequency and temperature dependence of this voltage component is very low compared to the total voltage is.
The charging time of the capacitor circuit is determined by the capacitance of the capacitor. the forward resistance of the rectifier and any other resistances in the charging circuit.
The discharge time is essentially given by the capacitance of the capacitor and the blocking resistance of the rectifier. The quality factor of the rectifiers, i.e. H. the ratio of blocking and forward resistance determines the ratio of discharge time to charge time. The quality factor can be varied in that one or more of the rectifiers are given a bias voltage, which can be a DC or AC voltage.
In the figure, the principle of a maximum value pointer is shown diagrammatically as an exemplary embodiment. A maximum value pointer is a device for measuring the voltage peaks that occur in the communications engineering transmission system. The amplitude can thus be determined very precisely, especially when there is only a brief surge in voltage, the duration of the pulses themselves
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Sator C is charged or discharged again. The resistor RI is a potentiometer for compensating for any different steepnesses of the following amplifier tube V, which is only used for display or for equal voltage amplification. In general, reinforcement will not take place because the pipe is practically operated in a short circuit.
To avoid grid current, the high vacuum tube is given a negative grid bias, for the same reason the capacitor is charged in such a way that the grid becomes more negative when displayed. The tube carries the greatest anode current when there is no AC voltage on the device. In the anode circuit of the tube is the instrument A with a resistance & in the shunt; With the help of the resistance R2, the electrical zero point of the instrument A can be set; however, the zero setting could also be effected by changing the grid bias. A writing instrument can also be used as an instrument
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Moving coil instrument with suitable electrical and mechanical data can be connected if it is a question of registering the voltages to be measured.
A known AC voltage can be used to calibrate the device, or a defined DC voltage surge, e.g. B. the discharge of a charged with a known DC voltage capacitor of known capacity. The charging time for the maximum value pointer is 20 ms, the discharge time 5 s.
Tests with the device described have shown that the display depends on the frequency, e.g. B. over 9 octaves, is completely independent. The temperature response is hardly noticeable when displaying stationary alternating voltages for a large temperature interval. When displaying alternating voltage pulses, charging and discharging curves between 10 and 50 ° C are of a negligible size. The uncertainty of measurement can be reduced to less than 10. When the tubes or the rectifier are replaced, the sensitivity changes
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small limits.
The device according to the invention is particularly suitable for pulse meters: however, it can also be used as a level indicator. If one takes the display sp before that on the rectifier always the same
Voltage is by using a variable at the input of the device, e.g. If, for example, the potentiometer calibrated in Nepersteps is set to a certain mark on the scale of the display instrument, the quality factor, which naturally depends on the voltage applied to the rectifier, is constant. By suitable choice of the amplitudes lying on the rectifier, you can determine the ratio of discharge time to charge time z. B. specify that the display is a pure peak value display or an effective value display; however, intermediate forms of display can also be achieved.
PATENT CLAIMS:
1. Measuring device for low-voltage transmission systems with the aid of a rectifier and capacitor, with a defined charging and discharging time of the capacitor circuit, characterized in that the rectifier, which is preferably formed by a Troekengleiehriehter, is operated practically in idle mode, d. H. the resistance in the rectifier circuit (R1) has a high impedance compared to the highest blocking resistance, and that the voltage across the capacitor is indicated by the anode current of a high vacuum tube.