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Einrichtung zum Anzeigen von Spannungsunterschieden von nur wenigen Volt und Glimmentladungsröhre für eine solche Einrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Anzeigen von Spannungsunterschieden von nur wenigen Volt mit einer Glimmentladungsröhre, innerhalb welcher zwei Entladungsbahnen möglich sind, insbesondere zum Nachweis von Spannungsunterschieden zwischen den Elektroden von Transistoren. Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Glimmentladungsröhre für eine solche Einrichtung.
Spannungsunterschiede lassen sich im allgemeinen mit Hilfe von Voltmetern nachweisen, die jedoch bei ausreichend robustem Bau verhältnismässig grosse Ströme erfordern, d. h., gross mit Rücksicht auf die bei manchen Transistorschaltungen üblichen Ströme. Ausserdem nehmen diese Strommesser in einer Tafel einen Flächeninhalt von mehreren cm2 ein, so dass bei grösserer Zahl die Tafel umfangreich und unübersichtlich wird. Auch ist der Preis verhältnismässig hoch. Anderseits genügt es häufig, zu wissen, ob ein Spannungsunterschied von mehr als wenigen Volt vorhanden ist oder nicht, so dass sogar das einfachste Voltmeter mehr Auskunft gibt als erforderlich ist.
Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung zur Anzeige von Spannungsunterschieden von höchstens wenigen Volt zu schaffen, die geringe Abmessungen aufweist und mit wenig Energie betrieben werden kann.
Bei einer Einrichtung zum Anzeigen von Spannungsunterschieden von nur wenigen Volt mit einer Glimmentladungsröhre, innerhalb welcher zwei Entladungsbahnen möglich sind, ist diese gemäss der Erfindung so gebaut, dass zwischen Hauptanode und Hauptkathode zwei Entladungsstrecken mit unterschiedlicher Zündspannung möglich sind, wobei in der Nähe der Entladungsbahn der höheren Zündspannung eine Hilfsanode in solchem Abstand von der Kathode und/oder mit solcher Vorspannung angebracht ist, dass beim Zuführen des nachzuweisenden Spannungsunterschiedes in positivem Sinne an die Hilfsanode die Entladung in der Strecke höherer Zündspannung und bei ungenügendem Spannungsunterschied in der Strecke niedrigerer Zündspannung zündet,
während infolge der zwischen Anode und Kathode vorhandenen Kapazität die Entladung intermittierend ist mit einer RC-Zelt Ton der Ordnung von 1 m/sec in Abhängigkeit von der Entionisierungszeit der verwendeten Gasfüllung, wobei die RC-Zeit der Hilfsentladungsstrecke klein ist im Verhältnis zu derjenigen der Hauptentladungsstrecke.
Vorzugsweise wird gemäss der Erfindung an die Hauptanode und an die Hilfsanode die gleiche Vorspannung gelegt, was einfacher ist.
Für kleine Ströme kann die Anoden-Kathodenkapazität genügen.
Die Hilfsanode mit ihrem eigenen strombegrenzenden Vorschaltwiderstand kann unmittelbar an die Anodenzuleitung angeschlossen werden, weil die Schaltung dann weniger empfindlich gegen Änderungen der Zündspannung oder langsame Entionisierung ist. Der Strombegrenzungswiderstand für die Hauptentladungsstrecke kann in die Kathodenleitung geschaltet werden, weil dann die Nachweisspannung zusammen mit der Plusklemme der Spannungsquelle für die Hauptentladung an Erde gelegt werden kann.
Die Einrichtung nach der Erfindung enthält somit eine Glimmentladungsröhre mit zwei Entladungstrecken, wobei die Entladung in Abhängigkeit von dem nachzuweisenden Spannungsunterschied in der
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einen oder in der andern Entladungsstrecke erfolgt.
Die Stromstärke in der Hauptentladung ist innerhalb weiter Grenzen veränderlich. Bei einem mittle- ren Strom von wenigen Zehnteln mA ergibt sich bereits eine ausreichend guteAnzeige.Der Scheitelstrom in der Hauptentladungsstrecke beträgt dabei das Mehrfache von 10 mA. Der Hilfsanodenstrom, der von der zu messenden Schaltungsanordnung geliefert werden muss, braucht nur einen Mittelwert von eini - genA mit Spitzenströmen mit einem Mehrfachen von 10 j A aufzuweisen, was für die Schaltungsanord- nungen, die nur wenig Strom liefern können, vorteilhaft ist.
Dadurch, dass eine der beiden Brennlagen abgedeckt wird, lässt sich die Feststellung der Anwesenheit oder Abwesenheit des nachzuweisenden Spannungsunterschiedes noch erleichtern.
Die Anode kann aus einer offenen drahtförmigen Schleife bestehen, zwischen deren Enden sich ein
Kathodenkörper mit unterschiedlichen Abständen von den Anodenenden befindet.
Die Kathode kann auch aus einer geknickten Platte bestehen, wobei der Abstand der Anode von den beiden Teilen verschieden ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der die
Fig. 1 und 2 zwei Schnitte durch eine bestimmte Ausführungsform einer Glimmentladungsröhre nach der
Erfindung darstellen, Fig. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform zeigt und die Fig. 4 und 5 zwei Schnitte durch eine dritte Ausführungsform darstellen, während die Fig. 6 una 7 zwei Schaltungsan- ordnungen nach der Erfindung zeigen.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 einen Glaskolben, in dem sich auf einem Haltedraht eine aus einer flachen Molybdänplatte bestehende Kathode 2 befindet. Die Anode 3 besteht aus einer Drahtschleife mit Enden 4 und 5 im Abstand von 2, 0 bzw. 1, 0 mm von der Kathode. Die Hilfsanode 6 befindet sich neben dem Ende 4 der Kathode in einem Abstand von 1, 1 mm von der Kathode. Die Röhre ist mit Neon mit
0, 1% Argon unter einem Druck von 27 cm Quecksilbersäule. gefüllt.
In Fig. 3 ist die Kathode eine L-förmig angebogene Platte 7, der gegenüber eine drahtförmige Anode 8 im Abstand von 1 mm bzw. 2 mm von den Flügeln 9 und 10 der Kathode angeordnet ist. Die Hilfsanode ist wiederum mit 6 bezeichnet. Die Gasfüllung ist die gleiche wie bei dem Beispiel der Fig. 1 und 2.
In den Fig. 4 und 5 sind im Kolben 1 zwei Glimmerplatten 11 und 12 festgeklemmt, zwischen denen eine flache Kathodenplatte 13 mit Hilfe von Haltedrähten 14 angeordnet ist. Die beiden Teile 15 und 16 der Hauptanode sind 0, 4 mm bzw. 0, 8 mm von der Kathode entfernt. Die Hilfsanode 17 ist 0, 6 mm von der Kathode entfernt. Die Röhre ist mit Neon mit 0, 1% Argon unter einem Druck von 10 cm Quecksilbersäule gefüllt. Die Kathode besteht aus mit Bariumoxyd überzogenem Nickel.
In Fig.-6 ist die Röhre schematisch mit 18 bezeichnet, die zweiteilige Kathode mit 19, die Hauptanode mit 20 und die Hilfsanode mit 21. Die Kathode ist an die Minusklemme einer Spannungsquelle von 150 V angeschlossen, deren Plusklemme über einen Widerstand 22 von 0, 2 M n an die Anode angeschlossen ist. Die Hilfsanode 21 ist über einen Widerstand 23 von 1 M ! ! in Reihe mit einem Widerstand 24 von 2 kn mit dem anodenseitigen Ende des in die Anodenleitung geschalteten Widerstandes 22 verbunden. Der Widerstand 24 liegt in einer Schaltung 25, die derartig ist, dass in Abhängigkeit von einem den Klemmen 26 gegebenenfalls zugeführten Signal der Widerstand 24 von einem Strom von 2 bis 3 mA durchflossen wird.
Das Fliessen oder Nichtfliessen des Stromes durch den Widerstand 24 bedeutet das Vorhandensein oder das Fehlen eines Spannungsunterschiedes von 4 bis 6 V zwischen Haupt- und Hilfsanode, was mehr als genügend ist, um die Entladung an der Kathode 19 ihre Stelle wechseln zu lassen. Bei sorgfältigem Bau reichen 2 V gut aus. Ein Kondensator 27 von 18000 pF ist zwischen Anode und Kathode geschaltet. Der Hauptstrom in der Röhre beträgt im Mittel 200 pA und der Strom über die Hilfsanode im Mittel 3 gA.
Bei Fig. 7 ist der Unterschied gegenüber Fig. 6 der, dass der Strombegrenzungswiderstand 22 in der Kathodenleitung liegt, während der Widerstand 24 durch den Anschluss des Kollektors 28 und des Emitters 29 eines Transistors 30 ersetzt ist. Der Emitter 29 des Transistors 30 ist über eine Signalspannungs- quelle 31 mit der Basiselektrode 32 verbunden. Zwischen dem Kollektor und dem Emitter liegen eine Batterie 33 und ein Widerstand 34. Beim Fehlen eines Signals führt der Transistor 30 keinen Strom, so dass die volle Spannung der Batterie 33 zwischen Emitter und Kollektor liegt. Führt die Quelle 31 eine negative Spannung von einigen Zehntel Volt der Basiselektrode 32 zu, so leitet der Transistor und ist die Spannung zwischen Kollektor und Emitter nahezu Null. Die Lage des Glimmlichtes auf der Kathode gibt somit an, ob der Transistor leitet oder nicht.