DE1004725B

DE1004725B - Circuit arrangement for the detection of weak electron currents and for triggering switching operations when the strength of these electron currents changes

Info

Publication number: DE1004725B
Application number: DED14796A
Authority: DE
Original assignee: DURAG APPBAU GmbH
Current assignee: DURAG APPBAU GmbH
Priority date: 1953-04-11
Filing date: 1953-04-11
Publication date: 1957-03-21

Description

Schaltungsanordnung zum Nachweis schwacher Elektronenströme und zur Auslösung von Schaltvorgängen bei Minderung der Stärke dieser Elektronenströme Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Nachweis schwacher Elektronenströme und zur Auslösung von Schaltvorgängen bei ,Xnderung der Stärke dieser Elektronenströme. Derartige Anordnungen werden beispielsweise zum Nach-.weis von Strömen in kleinen Ionisationskammern benötigt.Circuit arrangement for the detection of weak electron currents and for Triggering of switching processes when the strength of these electron currents is reduced The invention relates to a circuit arrangement for the detection of weak electron currents and for triggering switching processes when changing the strength of these electron currents. Such arrangements are used, for example, for the detection of small currents Ionization chambers required.

Die Erfindung bezweckt, empfindliche und betriebssichere Nachweisgeräte zu schaffen, die unmittelbar von öffentlichen Wechselstromnetzen, unabhängig von Netzspannungsschwankullgen, betrieben werden können, Stabilisierungseinrichtungen jedoch nicht benötigen. The invention aims to provide sensitive and reliable detection devices to create that directly from public AC grids, regardless of Mains voltage fluctuations, can be operated, stabilization devices however do not need it.

Derartige Schaltungsanordnungen sind wegen der Verwendung mechanischer schwingender Gebilde (Drehspiegel) sehr erschütterungsempfindlich, so daß eine einwandfreie Funktion besondere Vorsichtsmaßnahmen erfordert, die bei nicht speziell dafür eingerichteten Arbeitsplätzen häufig undurchführbar sind. Such circuit arrangements are mechanical because of the use vibrating structure (rotating mirror) very sensitive to vibrations, so that a perfect Function requires special precautionary measures that are not specially set up for this Jobs are often impracticable.

Es sind bereits mehr stufige elektronische Verstärker zur Anzeige kleiner Ströme bekannt, bei denen die Anoden der Verstärkerröhren mit Wechselspannung gespeist werden, die aber einerseits speziell schwache Gleichströme nicht zu messen gestattet, zum anderen nicht unabhängig von Netzspannungsschwankungen sind. Es sind hier besondere Maßnahmen zur Stabilisierung der Netzspannung erforderlich, die einen zusätzlichen Aufwand bedeuten und eine Verwendung bei rauhen Betriebsbedingungen erschweren.There are already more stage electronic amplifiers for display small currents are known, in which the anodes of the amplifier tubes with alternating voltage are fed, but on the one hand especially weak direct currents not to be measured on the other hand are not independent of mains voltage fluctuations. There are special measures to stabilize the mains voltage are required here mean additional effort and use in rough operating conditions make more difficult.

Diese Nachteile werden bei einer zweistufigen Verstärkerschaltung dadurch vermieden, daß gemäß der Erfindung der Anodenstrom der ersten Verstärkerröhre, an deren Steuergitter die dem Betrage nach verminderte und in der Phase verschobene Netzwechselspannung sowie eine durch den nachzuweisenden Strom erzeugte Spannwlg liegen, einen zwischen Gitter und Kathode einer weiteren Verstärkerröhre liegenden Widerstand durchfließt und daß der an diesem Widerstand erzeugte Spanntlgsabfall die zweite Verstärkerröhre steuert, wobei das Kathodenpotential dieser Verstärkerröhre etwa in der Mitte zwischen dem Anoden- und VKathodenpotential der ersten Verstärkerröhre liegt. These disadvantages become apparent with a two-stage amplifier circuit avoided in that, according to the invention, the anode current of the first amplifier tube, at their control grid the reduced amount and shifted in phase AC mains voltage as well as a voltage wave generated by the current to be detected one lying between the grid and the cathode of another amplifier tube Resistance flows through and that the voltage drop generated at this resistance controls the second amplifier tube, the cathode potential of this amplifier tube approximately in the middle between the anode and V-cathode potential of the first amplifier tube lies.

Als Anodenspannung findet die volle Netzspannung Verwendung. Durch diese Schaltart werden Gitter und Anode in gleicher Weise von Schwankungen der Netzspannung beeinflußt. The full mains voltage is used as the anode voltage. By This type of switching is the grid and anode in the same way by fluctuations in the mains voltage influenced.

Die phasengesteuerte erste Stufe kann durch bekannte Mittel etwa so geschaltet werden, daß sie bei Verminderung des Elektronenstromes einen wachsenden Anodenstrom liefert. Dieser Strom kann eine anschließende Verstärkerstufe steuern, deren Kathodenpotential zweckmäßig und in Ausbildung des Erfindergedankens etwa in der Mitte zwischen Kathoden- und Anodenpotential der ersten Stufe liegt. The phased first stage may be by known means, for example are switched so that they increase with a decrease in the electron current Anode current supplies. This current can control a subsequent amplifier stage, whose cathode potential is appropriate and in the formation of the inventive idea, for example lies in the middle between the cathode and anode potential of the first stage.

Mit dem Strom der zweiten Stufe kann ein Relais betätigt werden, das alle weiteren gewünschten Schaltvorgänge auslöst. A relay can be operated with the current of the second stage, that triggers all further desired switching processes.

In den Zeichnungen sind vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgedankens dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. In the drawings are advantageous embodiments of the inventive concept shown, which are explained in more detail below.

In den in der Abb. 1 dargestellten Schaltung befindet sich zwischen den Punkten 1 und 2 eine Ionisationskammer I mit einem Diodengleichrichter D2. Der Diodengleichrichter D2 ist so geschaltet, daß der (positive) Strom nur in Richtung von 2 nach 1 fließen kann. Bei Bestrahlung der Ionisationskammer fließt Strom, so daß die Kammer jetzt einen geringeren Widerstand hat als in unbestrahltem Zustand. Der Strom kann aber wegen der Diode nur dann fließen, wenn am Punkt also auch bei 2 und die positive Halbwelle der über die Sicherung Si und den Punkt 5 sowie den Punkt 1 zugeführten Wechselspannung durchschritten wird. In diesem Falle wird also bei Bestrahlung der I-Kammer der Punkt 2 gegenüber dem Punkt 1 weniger positiv als im unbestrahlten Zustand. Von der zwischen den Punkten 1 und 2 liegenden Spannung wird ein Teil über die Widerstände R5 und R6 abgegriffen und dem Gitter der Röhre I über den Widerstand R2 zugeführt. Außerdem liegt an diesem Gitter über der Diode Ds, die durch die Widerstände R5, R6 und R7 verminderte und durch den Kondensator C2 in der Phase verschobene Netzspannung. In the circuit shown in Fig. 1 is located between points 1 and 2 an ionization chamber I with a diode rectifier D2. Of the Diode rectifier D2 is connected in such a way that the (positive) current only flows in the direction of can flow from 2 to 1. When the ionization chamber is irradiated, current flows, see above that the chamber now has a lower resistance than in the non-irradiated state. The current can only flow because of the diode, if at the point also at 2 and the positive half-wave of the fuse Si and point 5 and the Point 1 supplied AC voltage is passed. So in this case when the I-chamber is irradiated, point 2 is less positive than point 1 compared to point 1 in the non-irradiated state. The tension between points 1 and 2 a part is tapped via the resistors R5 and R6 and the grid of the tube I fed through the resistor R2. Also, this grid is above the diode Ds, which is reduced through resistors R5, R6 and R7 and through the capacitor C2 line voltage shifted in phase.

Die Widerstände R5, R6 und R7 und der Kondensator C2 werden -- in an sich bekannter Weise -so dimensioniert, daß bei Bestrahlung der I-Kammer zwischen Gitter und Kathode der Röhre II eine solche Spannungsdifferenz vorhanden ist, daß die Röhre praktisch stromlos ist, und andererseits bei Unterbrechung der Bestrahlung Strom führt.Resistors R5, R6 and R7 and capacitor C2 are - in in a manner known per se -dimensioned so that upon irradiation of the I-chamber between The grid and cathode of the tube II have such a voltage difference that the tube is practically de-energized and, on the other hand, when the irradiation is interrupted Current leads.

Der Widerstand R3 wird so gewählt, daß der durch die Röhre I fließende Strom an ihm einen Spannungsabfall erzeugt, der ausreicht, das Steuergitter der Röhre II hinreichend negativ gegenüber ihrer Kathode zu machen, so daß der Strom durch die Röhre II so herabgesetzt wird, daß das Relais Rls abfällt. Das Kathodenpotential der Röhre II wird daher zweckmäßig etwa in die Mitte zwischen Kathoden- und Anodenpotential der Röhre I gelegt. The resistor R3 is chosen so that the one flowing through the tube I. Current across it creates a voltage drop that is sufficient to control the control grid To make tube II sufficiently negative with respect to its cathode, so that the current is reduced by the tube II so that the relay Rls drops out. The cathode potential the tube II is therefore expediently approximately in the middle between the cathode and anode potential the tube I placed.

Der besondere Vorteil der Schaltungen, gegen Spannungsschwankungen im Versorgungsnetz weitgehend unabhängig zu sein, wird durch die über tragung einer in zweistufigen Gleichspannungsverstärkern bekannten Schaltmaßnahme auf die hier beschriebenen wechselstrombetriebenen Anordnungen erreicht. The particular advantage of the circuits against voltage fluctuations Being largely independent in the supply network is made possible by the transmission of a in two-stage DC voltage amplifiers known switching measure to the one here AC-powered arrangements described achieved.

Sie wirkt dadurch stabilisierend, daß Steuergitter und Anode der Röhre I in gleicher Weise durch Schwankungen im Netz beeinflußt werden. Diese Eigenschaft soll mit Hilfe der Abb. 1 erklärt werden. It has a stabilizing effect that the control grid and anode Tube I can be influenced in the same way by fluctuations in the network. This attribute should be explained with the help of Fig. 1.

Angenommen, die Anodenspannung der Röhre I sinkt herab, dann sinkt auch die Spannung am Steuergitter G,: Es fließt also weniger Strom durch die Röhre I. Dadurch wird aber wiederum der Spannungsabfall am Widerstand R3 geringer, so daß die am Steuergitter der Röhre II liegende Spannung ansteigt.Assuming that the anode voltage of the tube I decreases, then decreases also the voltage at the control grid G: So less current flows through the tube I. This in turn reduces the voltage drop across resistor R3, see above that the voltage on the control grid of the tube II increases.

So wird also die an sich durch die Verminderung der Anodenspannung der Röhre II hervorgerufene Erniedrigung des durch sie fließenden Stromes durch die Erhöhung der Steuerspannung wieder aufgehoben, so daß insgesamt der durch das Relais Rls fließende Strom konstant bleibt. This is how it becomes by reducing the anode voltage the tube II caused lowering of the current flowing through it the increase in the control voltage is canceled again, so that the total of the Relay Rls flowing current remains constant.

Die Dimensionierung der Schaltelemente erfolgt in an sich bekannter Weise mit Hilfe der Kennliniendaten der verwendeten Röhren. The switching elements are dimensioned in a manner known per se Way with the help of the characteristic data of the tubes used.

Die Schaltung nach Abb. 2 unterscheidet sich von der der Abb. 1 nur dadurch, daß die zwischen den Punkten 2 und 4 liegende Dioden-Widerstands-Kombination fortgelassen ist und dafür zwischen den Punkten 6 und 7 als Hilfsspannungsquelle, die in der richtigen Phasenlage dem Gitter G1 die positiven Ladungen zuführt, die Heizwicklung des Transformators T in Serie mit einem Widerstand R5 eingeschaltet ist. Im übrigen bleiben Schaltung und Wirkungsweise die gleichen wie vorher. The circuit according to Fig. 2 differs from that of Fig. 1 only in that the diode-resistor combination lying between points 2 and 4 is omitted and instead between points 6 and 7 as an auxiliary voltage source, which, in the correct phase position, supplies the grid G1 with the positive charges that The heating winding of the transformer T is connected in series with a resistor R5 is. Otherwise, the circuit and mode of operation remain the same as before.

Nach der in Abb. 3 wiedergegebenen Schaltung ist zwischen die Punkte 4 und 2 ein Kondensator Ca eingeschaltet, der so dimensioniert ist, daß er bei der Netzfrequenz die Phasenlage der Gitterspannung G3 in dem oben erklärten Sinne beeinflußt. Dies läßt sich erreichen, wenn der Wechselstromwiderstand von C1 bei der Netzfrequenz in der Größenordnung der Ohmschen Widerstände von R5 bzw. R6 liegt. Die anderen Schaltelemente entsprechen denen der Abb. 1 und 2. After the circuit shown in Fig. 3 is between the points 4 and 2, a capacitor Ca switched on, which is dimensioned so that it is at the Mains frequency influences the phase position of the grid voltage G3 in the sense explained above. This can be achieved if the AC resistance of C1 is at the line frequency is of the order of magnitude of the ohmic resistance of R5 or R6. The others Switching elements correspond to those in Figs. 1 and 2.

Die in den Beispielen dargestellte Schaltungsanordnung läßt sich auch verwenden, um die Ströme von summierten Zählrohrimpulsen nachzuweisen. Das Stromsystem des Zählrohres hat hierbei an die Stelle zu treten, an der sich in den Abb. 1 die Diode D2 mit der in Serie geschalteten Ionisationskammer befindet. The circuit arrangement shown in the examples can be can also be used to detect the currents of summed counter tube pulses. That The current system of the counter tube has to take the place of the Fig. 1 the diode D2 with the ionization chamber connected in series is located.

Außerdem lassen sich auf diese Weise auch die in Fotozellen ausgelösten Fotoströme in einer von Netzspannungsschwankungen unabhängigen Weise dazu verwenden, Schaltvorgänge auszulösen. In addition, those triggered in photocells can also be activated in this way Use photocurrents in a manner independent of mains voltage fluctuations to Trigger switching operations.

Durch die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird mit bemerkenswert geringem Aufwand an Schaltmitteln, vor allem ohne Stabilisierungsvorrichtungen und empfindliche Galvanometer, ein Verfahren zur Verstärkung von schwachen Strömen bzw. The circuit arrangement according to the invention is remarkable little expenditure on switching means, especially without stabilizing devices and sensitive galvanometers, a method for amplifying weak currents or

Spannungen gewonnen, das insbesondere in Geräten. die von öffentlichen Wechselstromnetzen gespeist und unter rauhen Betriebsbedingungen benutzt werden sollen, Anwendung finden kann. Die praktischen Erfahrungen mit den angegebenen Schaltungen haben gezeigt, daß Netzspalmungsschwankungen bis zu 30 O/o keinen Einfluß auf die Wirkungsweise der Nachweis- und Schaltgeräte ausüben.Tensions gained, especially in equipment. that of public AC networks are supplied and used under harsh operating conditions should, can be applied. The practical experience with the specified circuits have shown that network spacing fluctuations of up to 30% have no effect on the Exercise the mode of operation of the detection and switching devices.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement for the detection of weak electron currents, preferably in ionization chambers, and to trigger switching processes in the event of changes the strength of these electron currents with the help of a two-stage amplifier circuit, in which the anodes of the amplifier tubes are fed with alternating voltage, thereby characterized in that the anode current of the first amplifier tube at its control grid the alternating mains voltage reduced in magnitude and shifted in phase and a voltage generated by the current to be detected lie between Lattice and cathode of another amplifier tube lying resistor flows through and that the voltage drop generated across this resistor affects the second amplifier tube controls, the cathode potential of this amplifier tube approximately in the middle between the anode and cathode potential of the first amplifier tube.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the ionization chamber and the switching means lying parallel to it for regulating the grid voltage the amplifier tube (I) via a high-resistance resistor (R) and a diode rectifier (D1) are connected to the mains voltage.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the ionization chamber and the switching means lying parallel to it for regulating the grid voltage the amplifier tube (I) via a resistor (R8) to an auxiliary voltage source, preferably the heating voltage source of the tubes are connected.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the ionization chamber and the switching means lying parallel to it for regulating the grid voltage the amplifier tube (I) is connected to the mains voltage via a capacitor (C.) are.

5. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized by its use for the integration of pulses, especially counter tube pulses.

6. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized by its use for the detection of currents in photocells, especially in connection with photoelectric Devices.

Documents considered: British Patent No. 537,784; U.S. Patent No. 2,951,898; ATM Z 634-7.