<Desc/Clms Page number 1>
Optische Anzeigevorrichtung für elektrische Spannungen, besonders für die Abstimmanzeige in
Radiogeräten od. dgl.
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
teuerung der Anzeigevorrichtung. Allerdings lässt sich in beschränktem Umfange das Verstärkersystem auch noch für andere Zwecke mitverwenden.
Normalerweise wird bei der oben beschriebenen Anordnung die Anode des Verstärkerteiles in den Anzeigeteil hinein verlängert, indem man beispielsweise die Anodenstreben in den andern Teil hineinragen lässt. Es ist aber auch vorgeschlagen worden, die Steuerelektrode des Verstärkersystems in den Anzeigeteil hinein zu verlängern. Versuche haben ergeben, dass auch eine solche Anordnung verhältnismässig unempfindlich ist und grosse Steuerspannungen erfordert.
Die verhältnismässig geringe Empfindlichkeit der oben beschriebenen Anordnung beruht dalauf, dass die Elektronen am Orte der Ablenkung bereits eine sehr hohe Geschwindigkeit haben. Die stift- oder sehneidenförmigen Steuerelektroden haben nämlich nur geringen Einfluss auf die Feldstärke auf der Kathode, so dass für den Elektronenaustritt im wesentlichen die Anodenspannung bestimmend ist.
Infolgedessen werden die Elektronen sofort nach ihrem Austritt beschleunigt und besitzen in der
Nähe der Steuerelektroden bereits eine beträchtliche Geschwindigkeit.
Von der Erkenntnis ausgehend, dass sowohl die Feldstärke wie das Potential am Orte der Steue- rung kleingehalten werden muss, um die Geschwindigkeit der zu steuernden Elektronen kleinzuhalten, werden erfindungsgemäss Mittel vorgesehen, die dieses bewirken. Erfindungsgemäss wird bei einer optischen Anzeigevorrichtung für elektrische Spannungen, bei der eine unter dem Einfluss auf- prallende Elektronen fluoreszierende Elektrode benutzt wird und die zu messende Spannung durch die Ausdehnung des ausgeleuchteten Winkelbereiches angezeigt wird, die Kathode von einem Gitter umschlossen und die vorzugsweise stift-oder streifenförmigen Steuerelektroden innerhalb oder ausserhalb des Gitters in dessen Nähe oder mit den Gitterstreben zusammenfallend angeordnet.
Ein solches
Gitter schirmt die Kathode von der Anode ab, so dass nur ein dem Durchgriff der Anode durch das
Gitter entsprechender Anteil der Anodenspannung unmittelbar auf der Kathode wirksam bleibt, während die Feldstärke auf der Kathode im wesentlichen vom Potential des Gitters bestimmt wird.
Gibt man demnach dem Gitter ein im Durchschnitt weiter unterhalb der Anodenspannung liegendes Potential, z. B. Kathoden-oder negatives Potential, dann durchlaufen die aus der Kathode austretenden Elektronen die Strecke bis zum Gitter mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit und werden erst hinter dem Gitter auf die zur Fluoreszenzerregung erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt. In dem durch das Gitter bestimmten Raum, dem sogenannten Steuerraum, lässt sich also bereits mit geringen Ablenkspannungen der gesamte zur Verfügung stehende Winkel bereich aussteuern. Es ist festgestellt worden, dass die normalerweise in Radiogeräten zur Fadingregulierung od. dgl. benutzten Regelspannungen in der Grössenordnung von einigen Volt ausreichen, um den gesamten Bereich auszuwinkeln.
Gleichzeitig bietet ein derartiges, die Kathode umschliessendes Gitter die Möglichkeit, ausser der Winkelsteuerung gleichzeitig eine Intensitätssteuerung vorzunehmen. Es ist also folgende psychologisch sehr günstige Anzeige möglich : Ohne Spannung bleibt der optische Spannungsanzeiger dunkel, bei kleinen Spannungen zeigt er eine Aufhellung und bei der maximalen Spannung ergibt sich eine scharfbegrenzte Leuchtfläche, deren Winkelbereich sich in Abhängigkeit von der Grösse der angezeigten Spannung ändert. Eine derartige gleichzeitige Winkel-und Intensitätssteuerung ist mit den bekannten Anordnungen nicht möglich und bildet einen besonderen Vorteil der eifindungsgemässen Anoidnung.
Die Herabsetzung des Potentials in der Nähe der Kathode durch die Einführung des Gitters hat weiterhin einen sehr wichtigen technischen Vorteil, der in folgendem liegt : Zur guten Ausleuchtung des Fluoreszenzschirmes benötigt man zwar relativ hohe Spannungen, aber nur geringe Stromstärken.
Zu grosse Stromstärken beeinträchtigen die Lebensdauer des Schirmbelages. Aus diesem Gründe begrenzt man den Strom. In einer Anordnung ohne Gitter wird der Strom durch die Sättigung der Kathode begrenzt. Diese Art der Begrenzung hat wesentliche Nachteile :
Erstens bestehen bereits beim Formieren Schwierigkeiten ; der Schirm kann z. B. durch zu hohe Ströme leiden, ferner besteht die grösste Gefahr für Schirm und Kathode bei etwaigen Gasausbrüchen während dieses Vorganges.
Ferner werden Fehlerstellen auf der Kathode, insbesondere bei Oxydkathoden, die vorhanden sind oder während der Lebensdauer entstehen, deutlich sichtbar auf dem Schirm abgebildet.
Und schliesslich ist ein sättigungsbegrenzter Strom ausserordentlich von der Heizung der Kathode abhängig, so dass in der Praxis durch die nicht zu vermeidenden Heizspannungsschwankungen der Schirmstrom und damit die Helligkeit schwankt, was. bei manchen Schaltungen sehr störend ist.
Durch die Einfügung des Gitters werden diese Nachteile restlos beseitigt, weil der Strom hier durch die geschilderte Herabsetzung des Feldes in der Nähe der Kathode und damit entstehende Raumladung begrenzt wird. Der Vorteil, der sieh durch die Herabsetzung des Feldes an der Kathode beim Formieren, während des Betriebes und vor allem durch die Verlängerung der Lebensdauer ergibt, ist so hoch einzuschätzen, dass sich allein aus diesem Grunde die Anbringung des Gitters lohnen würde, auch wenn das Gitter nicht zur Steuerung benutzt und beispielsweise nicht besonders aus dem Rohr ausgeführt, sondern auf festes, z. B. Kathodenpotential gelegt wird (Fig. 4).
Da es wünschenswert ist, bei der letzten Winkelsteuerung eine gleichbleibende Leuchtdichte beizubehalten, ist es vorteilhaft, die die Winkelung sorgenden Steuerorgane möglichst weit von der
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
geleuchteten Winkelbereiche auf der Anode.
Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 nur dadurch, dass auf besondere Steuerstifte verzichtet ist und die Gitterstreben 3 die Winkelsteuerung übernehmen. Diese Stieben können gegebenenfalls dicker als erforderlich ausgeführt werden. In beiden Fignjen können an Stelle der dargestellten stiftförmigen Steuerstege auch schneiden- oder stieifenförmige verwendet werden. Desgleichen kann die Kegelanode auch durch eine zyiindiische oder ähnlich gefoimte A) M) de ejsetzt werden.
Für die Leuehtanzeige ist nur ein geringer Elektronenstrom not wendig. Die erforderliche Eneigie ist so gering und die Ausmasse des Anzeigeteiles können so klein gehalten weiden, dass ein erfindungs-
EMI3.2
systemen bedeutet im Gegensatz zu der oben beschriebenen bekannten Anordnung eine Verbilligung. da die mit dem Anzeigeteil vereinigten weiteien Systeme für andere Zwecke frei verfügbar bleiben. Es
EMI3.3
Wie aus der Figur zu erkennen ist, sind ähnlich wie bei der bekannten Anordnung die Anodenstreben 2 in den Anzeigeteil hinein verlängert und dienen mit zur Winkelsteuerung. Und zwar sind sie ausserhalb
EMI3.4
geordnet waien.
Um die Glühkathode optisch abzuschi men und dadurch die Beobachtung zu erleichtein, wird zweckmässig das Gitter am Beobachtungsende durch eine Kappe 11 abgeschlossen. Eine solche Kappe oder eine ähnliche Blende kann natürlich auch bei Anordnungen gemäss Fig. 1 oder 2 vorgesehen werden.
Da die Kappe fest mit dem Gitter verbunden ist und das Gitter im allgemeinen ein niedriges Potential besitzt, besteht die Gefahr, dass die Kappe den zur Anode übelgehenden Elektronenstrom zu stark
EMI3.5
vereinigt, welches mehr als drei Elektroden enthält, dann kann natürlich auch ingendeine andere Elektrode als Steuerorgan in den Anzeigeiaum verlängeit weiden. In allen Fä) ! en kam an Stelle der Anode auch das Steuergitter zur zusätzlichen Winkelsteuerung benutzt weiden.
Wie bereits oben erwähnt. ist das Verstärkersystem durchaus unabbängig von Anzeigeteil und kann für beliebige andere Zwecke verwendet weiden. Das ist auch dann der Fall. wenn eine der Verstärkerelektroden in den Anzeigeteil hineinragt. Es ist in einem solchen Fall jeweils möglich, die Anordnung der übrigen Elektroden. insbesondere des Gittels. so zu tieffen, dass die zusätzliche Steuerung durch die verlängerte Elektrode nur einen geringen Betrag ausmacht, wähiend die Hauptsteuerung beispielsweise durch die Gitterstege bewirkt wind. Aus dieser Unabhängigkeit der beiden Systeme ergibt sich eine Fülle von Sehaltmöglichkeiten, die ein besonderes Kennzeichen der erfindungsgemässen Anordnung darstellen.
Die sich aus der Vereinigung der beiden Systeme ergebenden Schaltkombinationen machen von folgenden drei Grundschaltungen Gebrauch.
Die Fig. 4 zeigt den Fall I. Dem Steuergitter 10 des als Triode dargestellten Verstärkeiteiles wird die von einer Diodenstrecke oder einem Audion erzeugte Regelspannung zugeführt und dort ver- stärkt. Die Anode 9 dieses Teiles besitzt Verlängerungen 2 im Anzeigeteil. duich die entsprechend der Regelspannung eine Winkelsteuerung vorgenommen wird. Das in diesem Fall als Schim wirkende
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
gehenden oder nachfolgenden Stufe des Empfängeis. Im dargestellten Beispiel wird die Regelspannung vom Sebirmgitterpotential V der Volöhie mit Hilfe eines Potentiometers abgegriffen.
Die Fig. 6 zeigt den Ftill III. Hier wird die Regelspannung für das Gitter 3 vom Kathoden-
EMI4.2
Bei gleichzeitiger Anwendung der Fälle I und II ist zu unterscheiden, dass a) die beiden Steuerungen, im gleichen Sinne wirken und sich also unterstützen, und dass b) die beiden Steuerungen gegenläufig sind (z. B. Fig. 7), wobei die dem Fall I entsprechende Steuerung einen wesentlich geringeren Einfluss haben muss als die Steuerung gemäss dem Fall 77 nach Fig. 5.
Ein weiterer Fall besteht darin, dass der Anzeigeteil, der ja äusserlich einer Triode gleicht, zu irgendwelchen anderen Zwecken mit benutzt wird. Die folgende Fig. 7 verwendet die Fälle I und II. Die von der linken Hälfte der Doppeldiode D am Belastungswiderstand B erzeugte Regelspannung wird dem Gitter 10 des Verstärkerteiles der den Anzeigeteil enthaltenden Röhre M zugeführt und dort verstärkt. Die verstärkten Spannungen an der Anode dieses Teiles steuern zunächst gemäss dem Fall 1 (Fig. 4) unmittelbar den Anzeigeteil, u. zw. ist diese Steuerung gegenläufig, d. h. einer grösseren Regelspannung entspricht ein kleinerer Winkelbereich. Die Hauptsteuerung geschieht mit Hilfe des Gitters 3. welches an geeigneter Stelle an das aus den Widerständen R2, R3 und R4 gebildete Potentiometer angeschlossen ist.
Am gleichen Potentiometer wird an anderer Stelle gleichzeitig über den regelbaren Widerstand Rus dite für die automatische Stummabstimmung im Niederfrequenzrohr N erforderliche Spannung abgegriffen.
Die rechte Diode unterstützt das durch den Gitterstrom des Gitters 3 bewirkte Festhalten der Spannungen des Potentiometers und damit auch der Gittervorspannung der Niedeifrequenziöhre N.
Die nächste Fig. 8 verwendet ausserdem noch den Fall III nach Fig. 6. Es ist die in Fig. 7 dar-
EMI4.3
potential ersetzt. Die Kathoden der Kombinationsröhre M und'der Diodenstreeken sowie des Niedeifrequenzsystems (in D) besitzen nämlich den gemeinsamen Widerstand W. Auch diese Schaltung leistet gleichzeitige Abstimmanzeige, Verstärkung der von der rechten Diodenstrecke der Röhre D erzeugten Regelspannung und Stummabstimmung im Niederfrequenzteil dieser Röhre. Die Regelspannung für das Gitter3 wird wieder einem Potentiometer abgenommen, u. zw. zwischen den Wider-
EMI4.4
dunkel, wenn kein Signal einfällt.
In diesem Fall hat nämlich das Steuergitter 70 des Verstälkerteiles das Potential der Kathode, und der Verstärkerteil führt einen grossen Strom, der am Kathodenwider- stand IF und am Anodenwiderstand R1 eine entsprechend grosse negative Vorspannung erzeugt und sowohl den Abstimmanzeigeteil wie das zur Stummabstimmung benutzte Niederfrequenzsystem (in D)
EMI4.5
m eine negative Hilfsspannung von-150 Volt. Bei Einfall eines Signals durchläuft die Kathodenspannung infolge der Steuerung am Gitter 10 von positiven Werten (bezogen auf Erde) ausgehend den Wert Null und gelangt bis zu negativen Werten. Diese Veränderung des Kathodenpotentials betätigt
EMI4.6
Bei negativen Werten der Kathodenspannung erfolgt eine Mitnahme der Spannung des Gitters 3 von der Kathodenspannung durch den auftretenden Gitterstrom, der durch die rechte Diodenstrecke der Röhre D vergrössert wird und durch den Widerstand G fliesst. Das Gitter 3 kann deshalb keine wesent- lich positive Spannung annehmen.
Die Fig. 10 stellt eine Abwandlung der in Fig. 9 beschriebenen Schaltung dar. Die Dioden- streeken sind mit dem Niederfrequenzrohr in einem Gefäss vereinigt. In diesem Fall muss man ein Potentiometer verwenden, um die Vorspannung für das Steuergitter des Niederfiequenzsystems von D zu erhalten.
Auch die Schaltung Fig. 11 ist im wesentlichen mit der Schaltung in Fig. 9 identisch. Es ist lediglich eine Vereinfachung vorgenommen worden, indem das Gitter 10 der Kombinationsröhre M, welches im Verstärkerteil liegt, gleichzeitig als Diodenanode benutzt ist.
<Desc/Clms Page number 5>
'''Eine noch weitergehende Vefeinfachung der Prinzipschaltunss'Fig. 9 zeigt die Fig. 12. Mit der
Kombinationsröhre M wird gleichzeitig die Regelspannung'verstärkt, eine.'Gleichrichtung. nach Art deines Audions'. vorgenommen, eine. DiodengJeichrichtung vorgenommen und Niederfrequenzverstärkung.
Gleichzeitig wird natürlich im Abstimmanzeigeteil die optische Anzeige bewirkt.
Die nachfolgende Schaltung Fig. 13 gehört ebenfalls noch zur Klasse III. In Fig. 13 besteht die Vorröhre V der Kombinationsröhre M aus einer Hexode, die als Penthode geschaltet ist. Die Anode dieser'Röhre dient als Diodenanode und damit zur Gleichrichtung der in dieser Röhre verstärkten
Hochfrequenz. Mit dem Verstärkerteil (links) der Kombinationsröhre M wird eine Niederfrequenz- verstärkung vorgenommen und ausserdem wie in den früheren Fällen eine Verstärkung der Regelspannung für die Abstimmungsanzeige und Schwundregelung mittels des Kathodenwiderstandes W.
Die Fig. 14 illustriert an einem Beispiel den Fall 11. Die Spannung für das Gitter 3 der Abstimm- anzeigeröhre M wird dem Schirmgitterkreis der Vorröbie V über den Widerstand entnommen. Der
Verstärkerteil der Röhre M ist frei verfügbar und wird im dargestellten Fall zur Anodeng'leicl1l ichtung benutzt.
In den Fig. 15 und 16 ist eine vergrösserte Selektion der Stillabstimmung angewendet, so dass sich eine zwangsläufige Scharfabstimmung ergibt. In beiden Fällen ist ein zusätzlicher, auf den Träger abgestimmter Selektionskreis S erforderlich, der noch durch eine Rückkopplung entdämpft ist.
Die Röhre Vin Fig. 15, welche zur Verstärkung der in der linken Diode der Röhre D gewonnenen
Niederfrequenz dient, wird durch die Änderung der Spannung, die an dem Widerstand W (wie in den
Schaltungen Fig. 8-13) auftritt, entspent, sobald infolge scharfer Abstimmung auf den Träger der
Strom im Triodenteil der Röhre M abfällt. Gleichzeitig erscheint das Leuchtzeichen. Infolge Auf- tretens von Gitterstrom am Gitter 3 der Röhre M wird die Gittervorspannung der Röhre V mit- genommen.
EMI5.1
an dem regelbaren Widerstand ssi auftretende Gleichspannung wird am Punkt P eines nach-150 Volt führenden Potentiometers dem Anzeigeteil der Röhre M zur Abstimmungsanzeige und der Zwischenfrequenzröhre N zur Entsperrung zugeführt.
Diese Zwischenfrequenzröhre erhält ihre Regelspannung von der linken Diode der Duodiode D, während im rechten Teil dieser Duodiode die in der Röhre N verstärkte Zwisehenfrequenz zur Gewinnung der Niedeifiequenz gleichgerichtet wird.
Die oben beschriebenen Schaltungen zeigen, in welch verschiedenartiger Weise eine erfindunggemässe Kombinationsröhre benutzt werden kann. Die Aufzählung ist selbstverständlich nicht erschöpfend, vielmehr können noch weitere andersgeartete Schaltungen vorgenommen werden. In der Beschreibung der Schaltungen ist lediglich das hervorgehoben worden, was im Zusammenhang mit der Kombinationsröhre besonders interessant war. Die übrigen Schaltelemente sind dem Fachmann ohne weiteres verständlich und sollen den Zusammenhang darstellen, in dem die erfindungsgemässen Schaltungen benutzt werden können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Optische Anzeigevorrichtung für elektrische Spannungen, insbesondere für die Abstimmanzeige in Rundfunkempfängern od. dgl., bei der eine unter dem Einfluss aufprallender Elektronen fluoreszierende Elektrode benutzt und die Grösse der zu messenden Spannung durch die Ausdehnung des ausgeleuchteten Winkelbereiches angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode von einem Gitter umschlossen ist und die vojzugsweise stift-oder streifenförmigen Steueielektroden innerhalb oder ausserhalb des Gitters in dessen Nähe oder mit den Gitterstreben zusammenfallend angeordnet sind.