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Kontaktgebendes Messgerät
Bekannt sind kontaktgebende Messinstrumente, bei denen der Zeiger keiner Berührung ausgesetzt ist, sondern nur eine Fahne trägt, welche bei Erreichen des Sollwertes durch induktive oder kapazitive Einwirkung auf die Rückkopplung einer als selbsterregter Schwingungserzeuger geschalteten Elektronenröhre den Schwingzustand der Röhre und damit deren Anodenstromaufnahme ändert.
Aus Gründen der Betriebssicherheit muss man verhindern, dass der Sollwert überschritten werden kann, wenn beispielsweise die Röhre durch Alterung soviel an Steilheit verloren hat, dass der Schwingzustand nicht mehr erreicht wird. Man ist daher gezwungen, die Anordnung so zu treffen, dass der Oszillator schwingt, solange der Zeiger den Sollwert nicht erreicht hat und die Schwingungen dann abreissen.
Da dem Schwingzustand die kleinere Anodenstromaufnahme entspricht, besteht nun die Gefahr, dass bei Ausfall der Betriebs- (Netz-) Spannung ein Überschreiten des Sollwertes möglich ist, ohne dass ein nachgeschaltetes Relais die entsprechende Schaltung vornimmt. Man geht daher meist den Weg, zwischen Oszillatorröhre und Relais ein zweites Röhrensystem als Gleichspannungsverstärker so zu schalten, dass sein Anodenstrom gross ist, wenn der Oszillatorstrom gering ist und umgekehrt. Jetzt wird sowohl bei Netzspannungsa. usfall als auch bei zu geringer Steilheit der Oszillatorröhre bzw. zu geringer Emission des zweiten Röhrensystems die Erregerwicklung des Relais stromlos, was dem Schaltzustand nach Erreichen des Sollwertes entspricht.
Trotz dieser Sicherungsmassnahmen gibt es Fälle, in denen nach wie vor ein fal scher Schaltzustand möglich ist, beispielsweise bei Heizfadenbruch der ersten Röhre.
Die gleiche oder eine bessere Betriebssicherheit kann man mit verringertem Aufwand erreichen. wenn es gelingt, einen Oszillator so zu bauen, dass er im schwingenden Zustand eine höhere Gleichstromaufnahme aufweist als im nichtschwingendeu Zustand. Ordnet man nun wieder der Zeigerstellung unterhalb des Sollwertes den Schwingzustand zu, so ist die Erregerwicklung eines unmittelbar nachgeschalteten Relais in diesem Fall stromführend. Sie wird stromlos, sobald der Sollwert erreicht ist. Bei Ausfall der Betriebsspannung wird das Relais gleichfalls stromlos, was somit dem Schaltzustand des erreichten Sollwertes entspricht, wie dies aus Gründen der Betriebssicherheit gewünscht wird.
Bei dem erfindungsgemässen Gerät wurde ein seine Gleichstromaufnahme im gewünschten Sinn ändernder Oszillator dadurch gebaut, dass die Elektronenröhre durch einen Transistor ersetzt wurde. Die Gleichstromaufnahme des Transistors geht bekanntlich im nichtschwingenden Zustand nahezu auf den Wert Null zurück und erreicht bei schwingendem Oszillator ein Maximum. Führt man einen der beiden Elektrodenströme des Transistoroszillators unmittelbar über ein entsprechend empfindliches Relais, so nimmt dies bei nahezu allen möglichen Störungsfällen jene Stellung ein, welche dem erreichten Sollwert entspricht.
Die Betriebssicherheit dieser Anordnung ist aus einer Reihe von Gründen erheblich besser als die der bekannten Anordnung mit Elektronenröhren. Da an Stelle zweier Elektronenröhren m'r ein Transistor erforderlich ist, werden auch entsprechend weniger Schaltelemente verwendet, was als erhöhte Betriebssicherheit zu werten ist, da diese bekanntlich mit der Anzahl der Schaltelemente absinkt. Es entfällt ferner die Fehlschaltungsmöglichkeit bei Heizfadenbruch der Oszillatorröhre. Hinzu kommen eine Reihe weiterer Vorteile, welche durch die Umstellung von Elektronenröhren auf Transistor allgemein zu erwarten sind. Hieher gehört die praktisch unbegrenzte Lebensdauer des Transistors gegenüber der Notwen-
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digkeit, die Röhren von Zeit zu Zeit zu erneuern.
Durch die Einsparung der Heizleistung und die gerir.gere Betriebsspannung wird der Netztransformator kleiner, desgleichen die Siebmittel. Der Raumbedarf wird erheblich kleiner. Dieser Punkt zusammen mit der minimalen Leistungsaufnahme bietet für den vorliegenden Verwendungszweck die Möglichkeit, die ganze kontaktgebende Anordnung unmittelbar in eines der üblichen Schalttafel-Messinstrumente einzubauen.
Die Figur zeigt als Beispiel eines erfindungsgemässen Gerätes eine Schaltung, bei welcher der Oszillator durch ein auf dem Zeiger befestigtes Fähnchen induktiv beeinflusst wird. Die Beeinflussung könnte in analoger Weise auch auf kapazitivem Wege erfolgen. Der Transistor Tr ist an seinem Kollektor mit einem Schwingkreis L1C1 geschaltet. Der Kollektorstrom durchfliesst ferner das polarisierte Relais Rel, dessen Umschaltkontakt U für die Schaltaufgabe zur Verfügung steht. Vom Kollektor erfolgt die Rückkopplung auf den Emitter über die Kondensatoren C2 und C. Die Induktivität L2 besteht aus 2 Teilwicklungen.
Sie ist so bemessen, dass die an ihr auftretende Rückkopplungsspannung ausreicht, um den Schwingzustand aufrechtzuerhalten, solange die beiden Teilwicklungen miteinander verkoppelt sind.
Sobald sich das Fähnchen F des Zeigers zwischen die beiden auf dem Stellzeiger befindlichen Wicklungen von L, schiebt, sinkt die Induktivität und damit die Rückkopplungsspannung soweit ab, dass die Schwingungen abreissen. Dadurch sinkt der Kollektorstrom auf einen Bruchteil des ursprtinglichen Wertes ab, und das Relais geht in seine Ruhestellung zurück.