DE1054749B

DE1054749B - Anordnung zur automatischen Umformung veraenderlicher Groessen in Zahlenwerte

Info

Publication number: DE1054749B
Application number: DEI9716A
Authority: DE
Inventors: John Wilson Haanstra
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1954-01-27
Filing date: 1955-01-26
Publication date: 1959-04-09
Also published as: US2839740A; GB777378A; FR1141367A

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur automatischen Umformung veränderlicher Größen in Zahlenwerte durch aufeinanderfolgenden Vergleich der veränderlichen Größe mit gestaffelten bekannten Werten.

Es ist bereits bekannt, jeweils einen zu mehreren, vorzugsweise drei gegebenen Werten in einem bestimmten Verhältnis stehenden Za'hlenwert durch Vergleich der den Werten entsprechenden Widerstände bzw. Spannungen mittels eimer Wheatstoneschen Brückenschaltung dadurch automatisch zu bestimmen, daß durch schrittweisen, vom Vorzeichen der im Indikatorzweig wirksamen Differenz-Gleichspannung abhängigen Widerstandsabgleich des dem gesuchten Wert zugeordneten Brückenzweiges das Brückengleichgewicbt selbsttätig hergestellt wird. Brückenschaltungen haben jedoch den Nachteil, nur durch ohmsche, kapazitive oder induktive Widerstände, dagegen nicht durch Fremdspannungen dargestellte Werte verarbeiten zu können, sowie den stark abnehmender Genauigkeit an den Grenzen des Meßbereiches.

Die vorliegende Erfindung hat nun einen Analogwertziffernumformer zum Ziel, der eine zu messende, stetig veränderliche Größe, den sogenannten Analogwert, mit großer gleichbleibender Genauigkeit, guter Proportionalität und Reproduzierbarkeit laufend in Zahlenwerten ausdrückt, und zwar einen Analogwert, der in Form einer verhältnismäßig kleinen veränderlichen Gleichspannung gegeben ist und beispielsweise von einem Meßwerk für mechanische Beanspruchungen, etwa einem Piezogeber, geliefert wird, ohne daß diese Analogspannungsquelle merklich belastet bzw. ihre Meßspannung verfälscht wird.

Erreicht wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch, daß laufend einer der veränderlichen unbekannten Größe entsprechenden Gleichspannung nach der Kompensationsmethode nacheinander mittels eines Spannungsteiler-Netzwerkes gestaffelte Gleichspannungen entgegengeschaltet und aus den Differenz-Gleichspannungen mittels eines Modudators Wechselspannungen mit vom Vorzeichen der Differenzspannung abhängiger Phase erzeugt werden, die über einen Phasendemodulator die Spannungsteilereinsteliung steuern.

Die sinusförmige Modulation der aus der unbekannten Analogspannung und der stufenweise veränderten Vergleichsspannung gebildeten Differenz-Gleichspannung erfolgt mittels eines periodisch veränderlichen Widerstandes, z. B. eines Kohlewiderstandes, dessen Wert entsprechend dem auf ihn beispielsweise piezoelektrisch ausgeübten Wechseldruck verändert wird.

Die Wechselspannungskomponente der modulierten Differenzspannung mit von deren Vorzeichen abhängiger Phase wird verstärkt und aus ihr mittels des

Anordnung zur automatischen Umformung veränderlicher Größen in Zahlenwerte

Anmelder:
IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen
Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Januar 1954

John Wilson Haanstra, San Jose, Calif. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Phasendemodulators eine dem Differenzvorzeichen entsprechende Steuerspannung abgeleitet zur stufenweisen Fortschaltung des Spannungsteilers, beispielsweise mittels Relais.

Die Spannungsteilerschaltung stellt ein Netzwerk aus Reihen- und Parallelwiderständen mit einer größeren Anzahl von Einspeisungspunkten für eine gemeinsame konstante Speisegleichspannung in Form von einzeln oder gemeinsam betätigten Relaiskontalcten dar. Durch entsprechende Widerstandsbemessung sind den einzelnen Einspeisungspunkten dezimalbinär gestaffelte Teilspannungen am gemeinsamen Ausgang zugeordnet, die sich bei Mehrfacheinspeisung dort additiv überlagern. Durch automatisch aufeinanderfolgende Erregung der Speiserelais werden mit der zu messenden Spannung nacheinander zuerst die zur höchsten DezimaisteUe gehörenden großen und weit gestaffelten binären Teilspannungen in absteigender Reihenfolge und danach die immer kleiner werdenden und auch- enger gestaffelten binären Teilspannungen der niedrigeren Dezimalstellen verglichen. Nach jedem Vergleichsschritt wird die zuletzt eingeschaltete Teilspannung wieder abgeschaltet, wenn die resultierende Vergleichsspannung am Spannungsteirerausgang größer als die zu messende Spannung ist; sie bleibt jedoch als Anteil der Gesamtspannung bis zum Ende der Messung wirksam, wenn die jeweilige resultierende Vergleichsspannung kleiner ist als die zu messende Spannung. Die Summe der am Schluß eingeschalteten binärdezimalen Teilspannungen ergibt den Zahlenwert der zu messenden Spannung.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben, sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs-

809 789,245

beispiel'S, aus den Ansprüchen und den Zeichnungen. Von letzteren ist

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Analogwertziffernumformers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild des Modulators und des Verstärkers nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild des PhasendemodulatorB nach Fig. 1,

Fig. 4 und 5 ein Blockschaltbild der Fortschaltsteuerung nach Fig. 1,

Fig. 6 bis 15 sind Schadtbilder verschiedener Teile der Fortschaltsteuerung nach Fig. 4 und 5;

Fig. 16 ist ein Schaltbild des Relaisspannungsteilers nach Fig. 1,

Fig. 17 ein Zeitdiagramm der verschiedenen Span- ¹S nungen.

In den Zeichnungen bedeutet ein schraffiertes Innere einer Elektronenröhre, daß, wenn es nicht anders angegeben ist, die Röhre zu Beginn eines Meßumlaufs leitet.

Der Umformer nach Fig. 1 besteht aus einem Modulator 20, einem Verstärker 21, einem Phasendemodulator 22, einem Oszillator 23, einer Fortschaltsteuerung 24 und einem Relaisspannungsteiler 25. Die zu messende Eingangs- oder Analogspannung E wird an die Eingangsklemme 26 gelegt, welche also als Quelle derselben betrachtet werden kann. Diese Analogspannung wird im Modulator 20 mit der stufenweise veränderten Vergleichsspannung, die vom Relaisspannungsteiler 25 erzeugt wird, verglichen und ergibt eine Differenzspannung. Diese ändert entsprechend ihrem Vorzeichen die Phase einer vom Oszillator 23 erzeugten, vorzugsweise sinusförmigen Wechselspannung. Die derart phasenmodulierte Wechselspannung wird vom Verstärker 21 verstärkt und zum Phasendemodulator 22 weitergeleitet, der sie unter gleichzeitiger Steuerung durch den Oszillator 23 gleichrichtet.

Diese Phasendemodulation ergibt eine Gleichspannung, deren Polarität von der Richtung der ursprüngliehen Differenzspannung zwischen der unbekannten Spannung an der Eingangsklemme 26 und der vom Relaisspannungsteiler 25 erzeugten Vergleichsspannung abhängt. Diese Gleichspannung erzeugt im Phasendemodulator 22 einen Ausgangsimpuls, wenn die Spannung an der Eingangsklemme 26 von der jeweiligen Vergleichsspannung des Relaisspannungsteilers 25 übertreffen wird. Diese Ausgangsimpulse werden der Fortschaltsteuerung 24 zugeführt, die ihrerseits die Relais des Relaisspannungsteilers 25 der Reihe nach einschaltet, beginnend mit dem die größte l^ergleichsspannung liefernden Relais. Nach der Einschaltung jedes einzelnen Relais wird der Ausgang des Phasendemodulators 22 geprüft. Wenn er anzeigt, daß die Vergleichsspannung des Spannungsteilers 25 größer ist als die Eingangsspannung an Klemme 26, so wird das betreffende Spannungsteilerrelais sofort wieder abgeschaltet, bevor die Erregung des nächsten Relais erfolgt, das den nächstkleineren Stufen-wert der Vergleichsspannung liefert. Ist die Vergleichsspannung jedoch kleiner als die zu messende Eingangsspannung, so bleibt das betreffende Spannungsteilerrelais eingeschaltet, d. h. die zugehörige Vergleichsspannung weiterhin wirksam als ein Anteil der resultierenden Vergleichsspannung, zu dem gegebenenfalls noch weitere Vergleichs-Teilspannungen hinzugeschaltet werden.

Die Fortschaltgeschwindigkeit des Spannungsteilerrelais wird von einem frei schwingenden Multivibrator gesteuert. Er steuert gleichfalls die Prüfung des Diffe-

renzspannungsvorzeichens durch den Phasendemodulator 22 jeweils nach den aufeinanderfolgenden Einschaltungen des Spannungsteilerrelais. Nach dem Durchlaufen aller Relais wird der Ziffernwert der gemessenen Spannung dargestellt durch den Schaltzustand der Relais des Spannungsteilers 25, die also zur Anzeige des Meßergebnisses dienen.

Modulator und Verstärker

Der Modulator 20 und der Verstärker 21 der Fig. 1 sind nach Fig. 2 geschaltet. Der Modulator 20 hat zwei Eingangsklemmen 26 und 27, zwischen denen die zu messende Spannung angelegt wird. Die Vergleichsspannung aus dem Relaisspannungsteiler 25 (Fig. 1 und 16) wird den Klemmen 28 und 29 zugeführt. Zwischen die Klemmen 26 und 28 ist ein veränderlicher Widerstand 30 geschaltet, der vorzugsweise aus einer Kohlemikrophonkapsel besteht. Er wird, wie die gestrichelte Linie 31 andeutet, direkt beispielsweise durch ein Piezokristall 32 betätigt, welcher seinerseits durch die an den Klemmen 33 und 34 wirksame Ausgangsspannung des Oszillators 23 (Fig. 1 und 5) erregt wird. Der Oszillator 23 erzeugt eine sinusförmige Ausgangswechiselspannung mit einer Frequenz in der Größenordnung von 3000 Hertz. Mit der gleichen Frequenz und demselben sinusförmigen Verlauf wird durch die mechanische Schwingung des Piezokristalls demnach auch der Widerstand 30 geändert, über den sich die kleine Differenz zwischen Meß- und Vergleichs-Gleichspannung ausgleicht und an dem dabei ein Gleich- und Wechselspannungsabfall entgegengesetzter Polarität bzw. Phase entsteht, je nachdem, welche der beiden Spannungen gerade größer ist, d. h. welche Richtung der durch die Spannungsdifferenz verursachte sehr geringe Ausgleichsstrom hat. Die sinusförmige Wechselspannungskomponente dieses Spannungsabfalls hat also eine der Größe der Spannungsdifferenz annähernd proportionale Amplitude und eine von seinem Vorzeichen abhängige, um 180° verschiedene Phase, d. h., sie ist entweder gleichr oder gegenphasig mit der erzeugten Oszillatorspannung. Ihre Phase ist demnach ein Kriterium dafür, ob die zwischen den Klemmen 26 und 27 angelegte, zu messende Gleichspannung größer ist als die zwischen den Klemmen 28 und 29 angelegte Vergleiohsspannung oder nicht. Diese durch den Widerstand 30 erzeugte Wedhselspannungskomponente wird über einen Kondensator 35 als Ausgangsspannung des Modulators 20 dem Verstärker 21 zugeführt. Dieser ist von üblicher Bauart und besteht aus mehreren Widerstandsverstärkerstufen mit den Röhren 36, 37 und 38 und einer Kathodenverstärker-Endstufe 39. Die verstärkte Wechselspannung wird von den Ausgangsklemmen 40 und 41 über Leitungen 42 und 43 dem Phasendemodulator 22 (Fig. 3) zugeführt.

Da die Polarität der im Modulator 20 erzeugten Differenz-Gleichspannung nur ein Zeitmerkmal der Ausgangs-Wechselspannung, nämlich ihre Phase, beeinflußt, bleibt letztere von Schwankungen der Betriebsdaten des Verstärkers 21 praktisch unbeeinflußt. Die Phase der Ausgangsspannung des Verstärkers stellt somit ein genaues vertärktes Maß für die Polarität eines ursprünglich kleinen Gleichspannungssignals dar.

Der Phasendemodulator

Gemäß Fig. 3 wird die im Verstärker 21 verstärkte Ausgangs-Wechselispannung des Modulators 20 über die Leitungen 42, 43 und die Eingangsklemmen 44, 45

des Phaserndemodulators 22 einem Potentiometer-Eingangskreis mit zwei gegenpolig parallel geschalteten Gleichrichterfclementen 46, 47 zugeführt. Jeder Gleichrichter ist in Reihe mit einer von zwei gleichen festen Spannungen, dargestellt durch die Batterien 48, 49, geschaltet. Diese Spannungen sind entgegengesetzt gepolt, und zwar so, daß sie dem Stromfluß durch, den zugeordneten Gleichrichter entgegenwirken. Nur wenn die verstärkte Eingangs-Wechselspannung mit ihrer positiven oder negativen Amplitude diese festen Spannungswerte übersteigt, fließt Strom durch die Gleichrichter und begrenzt die Amplitude auf diesen festen Spannungswert.

Von den. Amplitudenbegrenzergleichrichtern 46, 47 gelangt die Eingangs-spannung über eine von dem linken Teil 50 einer Doppeltriode 51 gebildete übliche Verstärkerstufe und eine von dem rechten Teil 52 dieser Doppeltriode gebildete Kathodenverstärkerstufe zu dem ersten von zwei Phasengleichrichterkreisen 53, 53' bereits bekannter Art.

Der typische Gleichrichterkreis 53 besteht aus vier Gleichrichtern 55, 56, 57, 58, die als Brückenzweige wie bei einem Vollweggkidhrichter geschaltet sind, bei dem üblicherweise den Speisepunkten 59 und 60 zwischen den gleichsinnig in Reihe geschalteten Dioden-55 und 56 bzw. 57 und 58 die Netzwechselspannung zugeführt und dessen Brückenpunkten 61 und 62 die Gleichspannung entnommen werden würde. Ähnlich wird hier den Speisepunkten 59 und 60 der Brückenschaltung 53, von denen der Punkt 60 geerdet ist, die ampliitudenbegrenzte und verstärkte Eingangsspannung zugeführt.

Zwischen den Brückenpunkten, 61 und 62 liegt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 63 und einer Parallelschaltung aus dem Widerstand 64 und dem Kondensator 65.

Dem eben beschriebenen Gleicihrichterkreis 53 entspricht im wesentlichen auch der Kreis 53' mit der Ausnahme, daß beim letzteren der Brückenpunkt 60' nicht direkt, sondern über einen noch zu beschreibenden Filterkreis geerdet ist.

Bei den Gleichrichterkreisen 53 und 53' wird, eine weitere Wechselspannung von einem in Fig. 3 unten gezeigten Stromkreis zugeführt. In diesem Stromkreis wird eine Eingangs spannung aus dem Oszillator 23 (Fig. 5) über einen. Kopplungstransformator 70 und einen Phasenverschiebungskreis 71 (bestehend aus den Widerständen 72, 73 und dem Kondensator 74j an die miteinander verbundenen linken und rechten Gitter 75, 76 einer Doppeltriode 77 gelegt. Beide Triodensysteme liefern also phasengleiche Wechselspannungen über einen linken Außgangstransformator 80 bzw. einen rechten Ausgangstransformator 81. Die Phase dieser Ausgangsspannungen wird mittels des Phasenverschiebungskreises 71 gegenüber der der Oszillatorspannung um denselben Winkel gedreht, um den die Phase der an den Brückenpunkten 59 und 59' der Gleichrichterkreise 53 und 53' wirksamen amplitudenbegrenzten Spannung gegenüber der Oszillatorspannung verschoben ist, so daß also beide Eingangsspannungen der Gleichrichterkreise 53 und 53' entweder die gleiche oder entgegengesetzte Phase haben.. Die Amplitude der phasenkor.rigierten und verstärkten Oszillatorspannung ist beträchtlich größer als die der amplitiudenbegrenzten Spannung zwischen den Brückenpunkten 59 und 60.

Die Ausgangsspannung des Transformators 80 wird über die Leitungen 82, 83 an den Widerstand 63 im Gleichrichterkreis 53 gelegt und entsprechend die Spannung des Transformators 81 über die Leitungen 84, 85 an. den, Widerstand 63' des Gleichrichters 53', jedoch mit gegenphasiger Polung.

Es sei nun angenommen, daß im Normalzustand im Modulator 20 (Fig. 1) eine zu messende positive Gleichspannung mit einer positiven Vergleichsspannung verglichen wird. Außerdem sei angenommen, daß, wenn die Vergleiehsspannung kleiner als die gemessene Spannung ist, die erste bzw. zweite Halbperiode der verstärkten Wechselspannung zwischen den Brückenpunkten 59 und 60 negative bzw. positive Amplitude hat. Ist dagegen die Vergleichsspannung großer als die gemessene Spannung, so haben die beiden Halbperioden umgekehrte Polarität.

Die phasenkorrigierte Oszillatorspannung am Widerstand 63 des Synchron-Gleiohrichterkreises 53 habe in der ersten Halbperiode solche Polarität, daß ein Strom über den Widerstand 64 mit Parallelkondensator 65, den Brückenpunkt 62 und die Dioden 55 bis 58 zum Brückenpunkt 61 fließt. Während der zweiten Halbperiode verhindern dann die Gleichrichter einen Stromfluß in diesem Stromkreis.

Der Gleichrichterkreis 53' arbeitet ähnlich mit der Ausnahme, daß die zugeführte Oszillatorspaiinung infolge ihrer entgegengesetzten Phase nur während der zweiten Halbperiode einen Stromfluß durch den Widerstand 64' zur Folge hat.

Wenn während der ersten Halbperiode die verstärkte Modulatorspannung zwischen den Brückenpunkten 59 und 60 positiv ist und einen Strotnfluß zur Erde über die Diode 55, den Brückenpunkt 61, die Widerstände 63 und 64, den Brückenpunkt 62 und die Diode 58 bewirkt, so wird diese Wirkung durch die Oszillatorspannung unterstützt. Wenn während dieser ersten Halbperiode die Modulatorspannung negativ ist und einen Strom von der Erde über Brückenpunkt 60, Diode 57, Punkt 61, Widerstände 63, 64, Punlit 62 und Diode 56 zum Punkt 59 erzeugt, so unterstützt die Oszillatorspannung diesen Strom ebenfalls.

Während der zweiten Halbperiode wirkt die Oszillatorspannung dagegen einem Stromfluß infolge einer positiven oder negativen Modulatorspannung entgegen und verhindert ihn wegen ihrer größeren Amplitude gänzlich.

Um die Sperrwirkung der Oszillatorspannung auch während der Übergangszeiten zwischen den. Halbwellen sicherzustellen, wirkt die Parallelschaltung des Widerstandes' 64 und des Kondensators 65 als dynamischer Speicher für eine zusätzliche Sperrspannung.

Der Gleichrichterkreis 53 als Ganzes wirkt also gegenüber der Moduilatorspannung während der ersten Halbperiode als sehr kleiner Widerstand, dagegen während der zweiten Halbperiode als sehr großer Widerstand. Daher wird die Modulatorspannung während der ersten Halbperiode praktisch kurzgeschlossen und geerdet, dagegen während der zweiten Halbperiode praktisch unverändert zum Gleichrichterkreis 53' weitergeleitet.

Die diesem Kreis 53' eine gegenphasige Oszillator-Spannung zugeführt wird, ist er infolge seiner mit dem Kreis 53 grundsätzlich übereinstimmenden Wirkungsweise für die Modulatorspannung am Brückenpunkt 59' niuir während der zweiten Halbperiode leitend. Wenn daher während dieser zweiten Halbperiode die Modulatorspannung z. B. positiv ist, so erscheinen positive HalbwellenimpUil.se am Brüekenpunkt 60', während bei negativer Amplitude dort negative Halbwellenimpulse auftreten.

Zwischen den Brückenpunkt 60' und Erde ist ein .RC-Filter geschaltet, bestehend aus dem Widerstand 90 und den Kondensatoren 91 und 92, das die positi-

ven oder negativen Einzelimpulse am Brückenpunkt 60' in eine positive bzw. negative Gleichspannung umwandelt und dann einem Einimpulskreis 93 zuführt, der in Abhängigkeit von der Polarität der Gleichspannung einen steilen positiven Ausgangsimpuls erzeugt. Dieser Kreis 93 enthält eine normalerweise leitende Pentode 94 mit einem Steuergitter 95, das statisch über einen Widerstand 96 positiv vorgespannt ist. Außerdem ist das Steuergitter 95 mit dem Eingang des Kreises 93 gekoppelt über einen Kondensator, die Anode 97 und die Kathode 99 der einen Hälfte der Doppeldiode 98 sowie die Primärwicklung 100 eines Rückkopplungs-Impulstransformators 101. Die Kathode 102 der Pentode 94 ist über die Sekundärwicklung 103 des Impulstransformators geerdet, während die Anode 104 der Pentode 94 kapazitiv mit der einen Ausgangsklemme 105 gekoppelt ist. Die andere Ausgangsklemme 106 ist geerdet.

Der Kreis 93 spricht nicht auf positive Gleichstromsignale an seinem Eingang an. Dagegen besteht für ao ein negatives Gleichstromsignal jedoch kurzzeitig ein Stromkreis über Widerstand 96, Kondensator. Diodenteil 98 und die Primärwicklung IOO_j so daß ein Spannungsabfall am Widerstand 96 entsteht und als Sperrpotential am Gitter 95 wirkt. Daraufhin nimmt der Strom in dem aus der Anode und der Kathode der Pentode 94 und der Sekundärwicklung 103 des Impulstransformators 101 bestehenden Kreis ab, und die Stromsenkung in dieser Sekundärwicklung wird regenerativ auf die Primärwicklung 100 rückgekoppelt. Durch diese Rückkopplung wird das Gitter 95 noch negativer, also der Strom in der Sekundärwicklung 103 noch weiter gesenkt und so eine weitere Rückkopplung in dem Kreis 93 bewirkt, so daß als Endergebnis ein steiler positiver Ausgangsimpuls zwischen den Ausgangsklemmen 105 und 106 bei beginnender negativer Eingangs-Gleichspannung erzeugt wird. Dieser positive Ausgangsimpuls wird der Fortschaltsteuerung 24 (Fig. 1) zugeführt.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß nur dann, wenn die Vergleichsspannung aus dem Relaisspannungsteiler 25 größer ist als das gemessene Potential an Eingangsklemme 26, der Kreis 93 einen positiven Steuerimpuls erzeugt.

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Fortschaltsteuerung

Die Fortschaltsteuerung 24 nach Fig. 1 ist genauer in den Blockdiagrammen Fig. 4 und 5 gezeigt. Sie wird zeitlich durch einen normalerweise frei schwingen den asymmetrischen Multivibrator 200 (Fig. 4) gesteuert. Wie Fig. 12 genauer zeigt, besteht der Multivibrator 200 aus einem linken Teil mit einer Eingangsklemme 201 und einer Pentode 202 und einem rechten Teil mit einer Triode 203 und einer an den Verbindungspunkt 205 zwischen der Anode 206 der Triode und ihren Anodenwiderstand 207 angeschlossenen Ausgangsklemme 204. Die Pentode 202 und die Triode 203 sind in üblicherweise kreuzgekoppelt durch den Widerstand 208 mit dem Parallelkondensator 209 sowie durch den Widerstand 210 mit ParallellvOndensator 211. Diese Kopplungsglieder sind so bemessen, daß bei frei schwingendem Multivibrator die Leitzeit der Triode 203 in jeder Periode beträchtlich kürzer ist als die Leitzeit der Pentode202. Eine vollständ'ge Schwingungsperiode des Multivibrators 200 hat demnach unsymmetrischen Verlauf.

Vor Beginn jeder Arbeitsperiode wird in später beschriebener Weise ein der Eingangsklemme 201 zugeleitetes negatives Potential am zweiten Steuergitter

215 der Pentode 202 über einen Eingangskreis wirksam, der die Widerstände 216, 217 und einen Ausgleichskondensator 218 umfaßt, der zum Widerstand

216 parallelgeschaltet ist, um die Kapazität des· Gitters 215 gegenüber den anderen Röhrenelektroden auszugleichen. Wird das zweite Steuergitter 215 negativ, so wird die Pentode 202 gesperrt und somit die Multivibratorschwingung abgeschaltet. Während, der Sperrzeit der Pentode 202 leitet die Triode 203, wie Fig. 12 andeutet. Bei Fortfall des negativen Eingangs-Sperrpotentials setzt der Multivibrator 200 seine freien Schwingungen fort, es wird also ein neuer Meßvorgang eingeleitet.

Wenn zu Beginn eines Meßvorganges die Triode 203 abgeschaltet wird, erzeugt sie an der Ausgangsklemme 204 ein positives Potential, das den ersten Teil der Ausgangsspannung des Multivibrators darstellt. Dieses positive Ausgangspotential bleibt während des längeren Zeitabschnittes einer Schwingungsperiode des Multivibrators bestehen, bis es bei der Umkehrung der leitenden Zustände der Triode 203 und der Pentode 202 innerhalb der Periode durch ein negatives Potential ersetzt wird. Die negative Ausgangsspannung hält dann während des kürzeren letzten Periodenabschnittes an, bis sie am Ende der Periode durch eine erneute Umkehrung der leitenden Zustände beendet wird, bei der die Triode 203 wieder in den abgeschalteten Zustand gelangt, der ursprünglich die Periode einleitete. Die Ausgangsspannung des Multivibrators 200 besteht also aus einer Reihe von längeren positiven Rechteckimpulsen, die mit kürzeren negativen Rechteckimpuilsen abwechseln. Jeder positive Rechteckimpuls bildet zusammen mit dem nachfolgenden negativen Rechteckimpuls eine Multivibratorperiode, die, wie später beschrieben wird, die Dauer eines Fortschaltschrittes in einem Meßvorgang bestimmt. Die Ausgangsspannung des frei schwingenden Multivibrators 200 (Fig. 17, Kurve A) wird über die Leitungen 220 und 221 (Fig. 4) dem Eingang 222 eines Umkehrers 223 zugeführt. Wie Fig. 10 genauer zeigt, besteht der Umkeihrer 223 aus einer Doppeltriode 224, deren beide Teile in Verbindung mit den zugeordneten Schaltelementen als Verstärkerstufen wirken. Bei der Umkehreinheit 223 ist die Ausgangsklemme 225 des rechten Triodenteils 226 über Leitung 227 (Fig. 4) mit der Eingangsklemme 228 des linken Triodenteils 229 verbunden. Die Umkehreinheit 223 ist also als zweistufiger Verstärker geschaltet, an dessen linker Ausgangsklemme 230 eine verstärkte, aber nicht umgekehrte Form (Fig. 17, Kurve A) der an ihrer Eingangsklemme 222 wirksamen Rechteckspannung auftritt.

Diese Ausgangsspannung des Umkehrers 223 wird von der Klemme 230 über eine Leitung 235 (Fig. 4) der Eingangsklemme 236 eines Leistungsverstärkers 237 zugeleitet. Gemäß Fig. 9 besteht dieser aus einer Pentode 238, deren Steuergitter 239 über einen Dämpfungswiderstand 240 und einem damit in Reihe liegenden Differenzierkondensator 241 mit der Eingangsklemme 236 verbunden ist. Der Verbindungspunkt von Widerstand 240 und Kondensator 241 ist über einen Widerstand 242 geerdet und über einen Widerstand 243 an eine negative Spannungsquelle angeschlossen. Die Reihenschaltung der Widerstände 242 und 243 stellt einen Spannungsteiler dar, der eine statische Sperrspannung an das Gitter 239 der Pentode 238 legt.

Die an der Eingangsklemme 236 wirksame Rechteckspannung wird durch den Kondensator 241 differenziert, der am Gitter 239 lcurze positive und nega-

tive Impulse erzeugt, wenn die Rechteckspannung positive und negative Veränderungen erfährt. Infolge der negativen Gittervorspaninung kann die Pentode 238 jedoch nur auf die positiven Impulse ansprechen, während die negativen Eingangsimpulse unterdrückt werden.

Die positiven Eingangsimpulse werden durch die Pentode 238 umgekehrt und treten als negative Impulse an der Ausgangsklemme 244 des Leistungsveristärkers 237 auf. Die Ausgangsspannung an der Klemme 244 hat also die Form kurzer negativer Impulse (Fig. 17, Kurve 5).

Die beschriebenen negativen Impulse werden von der Ausgangsklemme 244 aus über eine Leitung 248 (Fig. 4) gleichzeitig allen Eingangsklemmen 249 a bis x5

249 η eines Satzes von Triggern 250 a bis 250 η zugeführt. Dieser Satz von Triggern enthält einen Anfangistrigger 250 a, einen Vorzeichentrigger 250 b und zwölf Stufentrigger vom »800««-Trigger 250 c bis zum »1 ii«-Trigger 250 ?i. Die Stufentrigger steuern nacheinander je einen Schritt des Meßvorgangs, in dem eine dem jeweils wirksamen Trigger zugeordnete Vergleichßispannung vom Relaisspannungsteiler 25 (Fig. 1 oder 16) zum Modulator 20 (Fig. 1 und 2) geleitet wird.

Die Trigger 250 α bis 250 η sind in Form eines Overbeckringes miteinander gekoppelt, so daß jeder negative Impuls auf Leitung 248 die Ein-Sahaltung eines anderen Triggerkreises bewirkt. Eine genauere Schaltung einiger Stufen des Overbeckringes zeigt Fig. 6, und zwar den Anfangstrigger 250 a, den Vorzeichentrigger 250 b und den »800 ««-Stufentrigger 250 c.

Als typisches Beispiel für die untereinander gleichen Trigger dieses Satzes sei der Vorzeichentrigger 250 b betrachtet. Er stellt einen üblichen auf negative Impulse ansprechenden bistabilen Multivibrator dar, dessen Hauptbestandteil eine Doppeltriode 251 b mit einem linken Teil 252 b und einem rechten Teil 253 b ist. Das linke und rechte Gitter 254 & bzw. 255 & ist mit der linken und rechten Eingangsklemme 249 & bzw. 256 b über entsprechende Eingangskreise verbunden, welche für das linke Gitter den Widerstand 257 b, den Verbindungspunkt 258 b und den Kopplungskondensator 259 b in Reihe und für das rechte Gitter den Widerstand 260 b, den Verbindungspunkt 261 b und den Kopplungskonidensator 262 b in Reihe umfassen. Beide Röhrenhälften sind kreuzgekoppelt mittels zweier Kopplungszweige, die aus den Parallelschaltungen des Widerstandes 263 b und des Kondensators264& bzw. des Widerstandes 266 & und des Kondensators 267 & bestehen und die rechte Anode 265 b mit dem linken Verbindungspunkt 258 b bzw. die linke Anode 268 b mit dem rechten Verbindungspunkt 261 b verbinden. Die Kopplungen werden ver- vollständigt durch einen Gittervorspannungswiderstand 269 b zwischen dem linken Verbindungspunkt 258 & und einer negativen Spannungsquelle sowie einen ähnlichen Gittervorspannungswiderstand 270 & zwischen dem rechten Verbindungspunkt 261 & und einer Anschlußklemme 271 b, die mit einer für alle Triggerkreise gemeinsamen und normalerweise auf negativem Potential gehaltenen Rückstellleitung 272 verbunden ist.

Die Ausgangsspannung des Vorzeichentriggers

250 & entsteht als Spannungsabfall an den in Reihe zwischen einer positiven Spannungsquelle und der Anode 265 b des rechten Triodenteils 253 b liegenden Anodenwiderständen 272 b und 273 &. Die volle Ausgangsspannung liegt an einer Ausgangsklemme 274 b,

■während ein Teil der Ausgangsspannung an einer Ausgangsklemme 275 & wirksam ist. Die volle Ausgangs spannung wird für später beschriebene Zwecke benötigt, während die Teilspannung von der Ausgangsklemme 275 & über Leitung 277 c an die rechte Eingangsklemme 256 c des folgenden »800««-Stufentriggers 250 c gelangt.

Die Schaltung des Anfangstriggers 250 a entspricht der des Vorzeichentriggers 250 b nur mit der Abweichung, daß beim Anfangstrigger der linke Gittervorspannutigswiderstand 269 a statt des rechten mit der Rückstellklemme 271 a' und der rechte Vorspannungswiderstand 270 a statt des linken mit der festen negativen Spannung verbunden ist. Außerdem, werden bei dem Anfangstrigger 250 a die rechte Eingangsklemme 256a und die Ausgangsklemme 274 a nicht benutzt. Seine Ausgangsklemme 275 α ist. über eine Leitung 277 b mit der rechten Eingangsklemme 256 b des Vorzeichentriggers 250 b verbunden, ebenso, wie dessen Ausgangsklemme 275 & mit der rechten Eingangsklemme 256 c des folgenden »800 ««-Triggers 250 c.

Die übrigen Stufentrigger 250 d bis 250η in dem Overbeckring (Fig. 4) entsprechen genau dem Vorzeichentrigger 250 b und besitzen dieselben äußeren Verbindungen mit dem jeweils vorhergehenden und nachfolgenden Trigger sowie mit der gemeinsamen, die linken Eingangsklemmen 249 verbindenden. Steuerimpulsleitung 248 und der gemeinsamen Rückstellleituug 272.

Vor Beginn eines beliebigen Meßvorganges werden die Trigger in dem Overbeckring zurückgestellt durch zeitweiligen Fortfall des normalerweise auf der Rückstelleitung 272 vorhandenen negativen Potentials. Dann steigt z. B. bei dem Vorzeichentrigger 250 b das Potential des rechten Triodengitters 255 & infolge seiner Verbindung über Widerstand 266 & mit dem verhältnismäßig hohen Potential der linken Anode 268 & und macht den rechten Triodenteil 253 b leitend, wie Fig. 6 andeutet. Jeder der übrigen Stufentrigger 250 c bis 250 η wird in gleicher Weise in den AUS-Zustand zurückgeführt, indem also der rechte Triodenteil leitet und der linke Triodenteil gesperrt ist. Beim Anfangstrigger 250 α ist die Rückstellklemme 271 a' jedoch mit dem linken Gitter verbunden, so daß durch die Rückstellung der linke Triodenteil 252 a leitend gemacht, d. h. der Anfangstrigger 250 a in den EINZustand versetzt wird.

Ohne Rücksicht auf die vorherigen Stellungen der Trigger in dem Overbeckring befinden sich also nach der Rückstellung, aber unmittelbar vor einem Meßvorgang der Anfangstrigger im EIN-Zustand und alle anderen Trigger im AUS-Zustand.

Der Meßvorgang wird eingeleitet durch den ersten negativen Impuls (Fig. 17, Kurve B) auf der Impulssteuerleitung 248, der über die linke Eingangsklemme (z.B. Klemme 249 b des Vorzeichentriggers 250 &) den linken Triodenteil jedes Triggerkreises in dem Overbeckring zugeführt wird. Der Impuls hat keine Wirkung auf die im AUS-Zustand befindlichen Trigger, da deren linke Triodenteile bereits nichtleitend sind. Der im EIN-Zustand befindliche Anfangstrigger 250 a spricht jedoch auf diesen ersten Impuls an und wird in AUS-Stellung gebracht. Bei seiner Umschaltung sinkt das Potential an seiner Ausgangsklemme 275 a (Fig. 17, Kurve C), die über Leitung 277 & mit der rechten. Eingangsklemme 256 b des Vorzeichentriggers 250 b verbunden ist. Infolgedessen entsteht an dessen rechtem Gitter 255 b ein negativer Impuls, der den rechten Triodenteil 253 b sperrt und dadurch den

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Vorzeichentrigger in den EIX-Zustand umschaltet. Diese Umschaltung erfolgt also nicht unmittelbar durch den negativen Steuerimpuls auf Leitung 248, sondern indirekt durch die Zustandsänderung des Anfangstriggers. Während seines EIN-Zustandes erzeugt der Vorzeiohentrigger 250 b ein hohes positives Ausgangspotential an seinen beiden Ausgangsklemmen 274b und 275b (Fig. 17, Kurve/)).

Wenn der zweite negative Steuerimpuls auf der gemeinsamen Impulsleitung 248 (Fig. 17, Kurve B) erscheint, sind alle Trigger in dem Overbeckring im AUS-Zustand mit Ausnahme des Vorzeichentriggers 250b, der sich in der EIN-SteUung befindet. Dieser zweite negative Impuls beeinflußt daher nur den Vorzeichentrigger, der von EIN auf AUS geschaltet wird. Wenn dieser Trigger in seinen AUS-Zustand gelangt, sinkt das Potential an seiner Ausgangsklemme 275 b (Fig. 17, Kurve/?), die über Leitung277c mit der Eingangsklemme 256 c des »800 !««-Stufentriggers 250 c verbunden ist. so daß dieser, wie oben beschneien, durch den negativen Impuls an seinem rechten Gitter in den EIN-Zustand umgeschaltet wird. Der »800 »«-Trigger 250 c erzeugt daher für die Dauer seines EIN-Zustandes eine positive Spannung an seinen beiden Ausgangsklemmen 274 c und 275 c (Fig. 17, Kurve E). Ähnlich schaltet der dritte negative Impuls (Fig. 17, Kurve/?) auf Leitung248 den »800 ««-Stufentrigger 250 c von EIN wieder auf AUS zurück, wodurch der »400 !/«-Stufentrigger 250 rf (Fig. 4) von AUS auf EIN geschaltet wird und während seines EIN-Zustandes eine positive Spannung (Fig. 17, Kurve/⁷) an seinen beiden Ausgängen 274rf und 275 rf erzeugt.

Aus der vorstehenden Besehreibung und dem Vergleich der Kurven D, E und E (Fig. 17) geht also hervor, daß jeder dem Overbeckring zugeführte negative Steuerimpuls den EIN-Zustand von einem Trigger. Iieginnend mit dem Anfangstrigger 250 a, zum nächsten Trigger des Ringes verschiebt und daß jeder Trigger den EIN-Zustand bis zum nächsten Steuerimpuls beibehält. Diese fortschreitende Verschiebung des EIN-Zustandes wird fortgesetzt, bis der letzte oder »1 ««-Stufentrigger erreicht und somit die Arbeit des Overbeckringes beendet ist; danach müssen seine Trigger wieder zurückgestellt werden. Einem solchen vo-Il-s tändigen Durchlauf des Overbeckringes entspricht ein vollständiger Meßvorgang: er wird durch die aufeinanderfolgenden EIN- oder aktiven Zustände der Stufentrigger in einzelne Schritte unterteilt.

Beim aufeinanderfolgenden Übergang der einzelnen Trigger vom EIN- in den AUS-Zustand treten auf den Triggerausgangsleitungen 277?) bis 277 h nacheinander negative Spannungsabfälle auf, z. B. zu Beginn jedes Meßvorganges auf der Leitung 277 b (Fig. 17, Kurve C) bei der L ^rInschaltung des Anfangstriggers 250 α vom EIN- in den AUS-Zustand. Am Ende des »Vorzeichen«-Bestimmungsschrittes erscheint eine ähnliche negative Spannungsänderung auf der Leitung 277 c in Form der hinteren Flanke der positiven Rechteckspannung (Fig. 17, Kurve/?). Die anderen Stufentrigger bewirken in ähnlicher Weise am Endie ihrer EIN-Zustände negative Spannungsänderungen auf ihren zugeordneten Ausgangsleitungen.

Von den Ausgangsleitungen 277 δ bis 277« werden die erwähnten negativen Spannungsänderungen über Abzweigleitungen 285 b bis 285π einer Gruppe von Speichertriggern 287?) bis 287« zugeleitet. Gemäß Fig. 8 stellt der Vorzeichenspeichertrigger 287 b einen auf negative Impidse ansprechenden bistabilen Multivibratorkreis dar, dessen Hauptbestandteil die Doppel-

triode 288 b mit dem linken Teil 289 b und dem rechten Teil 290 b ist. Der linke und der rechte Triodenteil sind mit der linken Eingangsklemme 291 b bzw. der obenerwähnten rechten Eingangsklemme 286 b gekoppelt. Außerdem ist der rechte Triodenteil 290 & mit einer Ausgangsklemme 292 b und mit einer Rückstellklemme 293 b gekoppelt, die mit der gemeinsamen Rückstelleitung 272 verbunden ist. Bei der Rückstellung nimmt also der Trigger 287 b den in Fig. 8 gezeigten AUS-Zustand an. Die übrigen Speichertrigger 287c bis 287« entsprechen dem Vorzeichenspeichertrigger 287 & genau in bezug auf Schaltung und äußere Verbindungen.

Zu Beginn eines Meßvorgangs befindet sich der Vorzeichenspeichertrigger 287 b ebenso wie die anderen Speichertrigger nach seiner Rückstellung im AL^rS-Zustand. Wenn dann der Anfangstrigger 250 a von EIN auf AUS umgeschaltet wird, gelangt der Spannungsabfall von seiner Ausgangsklemme275 α (Fig. 17.

Kurve Q, wie beschrieben, auch an die rechte Eingangsklemme 286 & des Vorzeichenspeichertriggers. Dadurch wird -dessen rechter Triodenteil 290 b nichtleitend, d. h. der Vorzeichenspeichertrigger 287 b von AUS auf EIN geschaltet, wodurch eine positive Ausgangsspannung (Fig. 17, Kurve G) an- seiner Ausgangsklemme 292 & entsteht. Ähnlich wird, wenn am Ende des »Vorzeichen«-Bestimmungsschrittes der Vorzeichenstufentrigger von EIN auf AUS geschaltet wird (Fig. 17, Kurve/3), der »800 ««-Speichertrigger 287 c von AUS auf EIN geschaltet und erzeugt eine positive Ausgangsspannung an seiner Ausgangsklemme 292c (Fig. 17, Kurve//). Ähnlich geht, wenn der »800 (/.«-Stufentrigger 250 c am Ende des 800-Einheiten-Meßschrittes von EIN auf AUS geht (Fig. 17, KtiTTC E) der »400 u«-Speichertrigger 287 rf von AUS auf EIN und erzeugt an seiner Ausgangsklemme 292 rf ein positives Ausgangssignal (Fig. 17, Kurve/).

Aus der beschriebenen Wirkungsweise des Overbeckringes und aus dem Vergleich der Kurven D, E und F mit den Kurven G, H bzw. / (Fig. 17) geht hervor, daß beim EIN-Schalten jedes Stufentriggers in dem Overbeckring der entsprechende Speichertrigger ebenfalls anfangs EIN-geschaltet wird. Wenn z. B. der Vorzeichenfolgetrigger 250 & EIN-geschaltet wird (Fig. 17, Kurve/)), geht auch der Vorzeichenspeichertrigger 287 b in den EIN-Zustand (Fig. 17, Kurve G). Alle Speichertrigger werden also ebenfalls nacheinander in einer Reibenfolge EIN-geschaltet, die von dem Vorzeichentrigger 287 & über den »800««- Speichertrigger 287 c (mit dem höchsten zugeordneten numerischen Wert) abwärts bis zum »!««-Speichertrigger 287«- (mit dem niedrigsten zugeordneten numerischen Wert) geht.

Die nacheinander von den Speichertriggern 287 b bis 287« erzeugten positiven Ausgangssignale werden von ihren entsprechenden Ausgangsklemmen 292 & bis 292« aus über entsprechende Leitungen 300 b bis 300«. zu den entsprechenden Eingangsklemmen 301 b bis 301« einer Reihe von Schaltstufen 302 b bis 302« (Fig. 5) geleitet. Gemäß Fig. 13 ist der Hauptbestandteil der Vorzeichenschaltstufe 302 b eine Doppeltriode 303 b, deren beide Teile einen gemeinsamen Eingang und einen gemeinsamen Ausgang haben, so daß die beiden Teile parallel arbeiten. Normalerweise ist die Doppeltriode 303 & durch eine statische negative Gittervorspannung abgesperrt, die von einer negativen Spannungsquelle aus über einen Widerstand 304 b an das Gitter der Triode gelangt. Durch die an ihre Eingangsklemine 301 b gelegte positive Spannung wird die Doppeltriode 303 b jedoch leitend und schließt

dadurch einen Stromkreis von der Ausgangskiemine 305 5 zur Erde. Die Schaltstufe 302 & wirkt also im wesentlichen als Schalter, in welchem ein verhältnismäßig kleines Signal, das an seine Eingangsklemme 301 b angelegt wird, einen verhältnismäßig starken Strom von seiner Ausgangsklemme 305 b zur Erde ermöglicht.

Die übrigen Schaltstufen 302 c bis 302 η entsprechen genau der der Vorzeichenschaltstufe 302 b. Die jeweiligen Ausgangsklemmen 305 & bis 305 η der Reihe von Schaltstufen sind nach Fig. 5 über zugehörige Relaiswicklungen 311 & bis 311 η eines Satzes von Relais 310 & bis 310 η mit einer gemeinsamen positiven Spannungszuleitung 309 verbunden. Wenn die Schaltstufen 302 b bis 302 κ nacheinander leitend gemacht werden, sprechen also auch die direkt in ihren Anadenkreisen liegenden Relais 310 b bis 310k der Reihe nach an.

Die der Vorzeichenrelaiswicklung 311 b zugeordneten Bestandteile im Relais 310 6 werden später besprachen werden.

Die Relais- 310 c bis 310 η schalten bei Erregung ihrer Wicklungen 311 c bis 311 η bewegliche Kontakte

312 c bis 312 η von rechten feststehenden Kontakten

313 c bis 313 η nach, feststehenden linken Kontakten 314c bis 314η um. Beispiels/weise sind im Ruhezustand des »800 ii«-Relais 310 c Kontakte 312 c und 313 c miteinander verbunden, bei seiner Erregung dagegen die Kontakte 313 c und 314 c geschlossen.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß während jedes Meßvorganges bei der EIN-Schaltung eines Stufentriggers des Overbeckringes· (Fig. 4) das entsprechende Relais 310 (Fig. 5) erregt wird. Abgesehen von dem anders bestückten Vorzeichenrelais 310 & schalten die Relais 310 c bis 310» ihren bewegliehen Kontakt 312 c bis 312η nacheinander von der gezeigten rechten Stellung (Fig. 5) in die linke Stellung um.

Die genannten. Relaiskontakte steuern nun den Relaisspannungsteiler 25 (Fig. 1 und 5) in solcher Weise, daß die Umstellungeines beliebigen Umschaltkontaktes von der rechten in die linke Stellung den Relaisspannungsteiler veranlaßt, zu seiner Ausgangsspannung einen Teilwert zu addieren, der, in der gewählten Maßeinheit ausgedrückt, numerisch dem Wert entspricht, der dem jeweils erregten Relais zugeordnet ist. Bei Erregung z. B. der »800w«-Relaiswicklung 311 c bewirkt die Umschaltung des zugehörigen Kontaktes 312 c von rechts nach links unter der Annahme, daß die verwendete Maßeinheit »Mikrovolt« ist und die Vergleichsspannung anfänglich den Wert Null hat, daß der Relaisspannungsteiler 25 eine Vergleichsspannung von 800 Mikrovolt erzeugt. Wenn der bewegliche Kontakt 312 c umgeschaltet bleibt, so bewirkt die nachfolgende Erregung der »400 ««-Relaiswicklung 31 Id, daß der Relaisspannungsteiler 25 zusätzlich 400 Mikrovolt zu der bereits erzeugten Vergleichsspannung von 800' Mikrovolt hinzufügt, so daß die Gesamtvergleichsspannung 1200 Mikrovolt wird. Andererseits kann, bevor die »400««-Wicklung 311 d erregt wird,, die »800^:w«-Wicklung 311 c abgeschaltet und dadurch die Vergleichsspannung von 800 Mikrovolt wieder auf den Anfangswert Null gebracht werden. In diesem Fall stellt die durch die Erregung der »400ii«-Wicklung erzeugte Vergleichsspannung von 400 Mikrovolt bereits den Gesamtwert dar.

Ob nun ein bestimmtes Relais vor der Erregung des nächstfolgenden Relais abgeschaltet wird oder statt dessen bis zum Ende des Meßvorgangs errengt bleibt, wird folgendermaßen bestimmt.

Gemäß Fig. 4 sind die Ausgangsklemmen 274 b bis 274η der Stufentrigger 250 b bis 250η des Overbeckringes durch Leitungen 276 b bis 276 η mit den entsprechenden Eingangsklemmen 320 6 bis 320 η eines Satzes von Torkreisen 321 b bis 321m verbunden. Gemäß Fig. 7 ist der Vorzeichentarkreis 321 b mit einer Röhre322& ausgerüstet, die ein erstes Steuergitter

323 & und ein. zweites Steuergitter 324 & hat. Von diesen beiden Steuerelektroden ist das Gitter 323 b kapazitiv mit einer Eingangsklemme 325 b und das Gitter

324 & über eine Parallelschaltung von Widerstand und Kondensator mit der obenerwähnten Eingangsklemme 320 & verbunden. Beide Eingangskreise sind über Widerstände mit einer negativen Spannumgsquelle verbunden, so daß beide Gitter 323 b und 324 b statisches Sperrpotential führen. Die Röhre 322 & kann also nur dann leiten, wenn über die beiden. Eingangsklemmen 320 b und 325 b beiden Gittersperrspannungen gleichzeitig positive Signale überlagert werden, d. h, die Schaltung arbeitet als Torkreis.

Im leitenden Zustand der Röhre 322 b entsteht an der Ausgangsklemme 326 b des Torkreises 321 b ein negatives Ausgangssignal.

Die übrigen Torkreise 320 c bis 320 η entsprechen genau dem beschriebenen Kreis 321 b und haben dieselben Außenverbindungen.

Wie bereits beschrieben, erzeugen die Stufentrigger 2506 bis 250 η des Overbeckringes (Fig. 4) während ihres EIN-Zustandes nacheinander eine positive Spannung auf den Ausgangsleitungen 276 b bis 276 n, die zu den Eingangsklemmen 320 b bis 320 η der Torkreise 321 b bis 321 η führen. Dadurch wird das zweite Steuergitter 324 des betreffenden Torkreises positiv und dessen leitender Zustand vorbereitet. Bedingung für das Eintreten dieses leitenden Zustandes ist jedoch das gleichzeitige Vorhandensein eines zweiten positiven Signals an der Eingangsklemme 325 b bis 325» und somit auch am ersten Steuergitter 323 des betreffenden Torkreises. Dieses zusätzliche positive Signal wird wie folgt zugeführt:

Bekanntlich wird für jeden neuen, von dem Overbeckring erzeugten Schritt ein bestimmtes Relais 310 b bis 310«. (Fig. 5) erregt, damit der Relaisspannungsteiler 25 (Fig. 1, 5 und 16) eine bestimmte Vergleichsspannung für diesen Schritt erzeugen kann. Diese Vergleichsspannung wird im MLodulator 20 (Fig. 1, 2) in Gegeneinanderschaltung mit der zu messenden Spannung am Modulatoreingang 26., 27 verglichen. Wenn die Vergleichsspannung kleiner als die zu messende Spannung ist, erzeugt der Phasenmodulator 22 keinen Ausgangsimpuls. Wenn jedoch die Vergleichsspannung größer als die gemeinsame Spannung ist, erzeugt während dieses Schrittes der Phasenmodulator 22 einen positiven Ausgangsimpuls, der der Fortschaltsteuerung 24 (Fig. 4 und 5) über eine Leitung 330 zugeführt wird.

Die Wirkungsweise der Schaltelemente in dem »Vorzeichen«-Kanal außer acht lassend, sei angenommen, daß die zu messende Spannung zwischen 800¹ und 400¹ Mikrovolt liegt, so daß während des ersten Schrittes des Meß Vorganges die gemessene Spannung kleiner als die 800-Mikrovolt-Vergleichsspannung ist, die von dem Relaisspannungsteiler 25 erzeugt wird. Der Phasendemodulator 22 (Fig. 1, 3) leitet daher einen positiven Impuls (Fig. 17, Kurve /) über Leitung 330 (Fig. 4) zu der Eingangsklemme 325^ eines Schaltkreises 321 p. Nach Fig. 11 entspricht dieser Schaltkreis 321 p weitgehend dem bereits beschriebenen Vorzeichentorkreis 321 b (Fig. 7) mit der Ausnahme, daß im Schaltkreis 321p die Ausgangs-

klemme 326unmittelbar mit der Anode der Röhre 322/j verbunden ist, also deren volle Ausgangsspannung führt anstatt nur einen Teil davon. Anfangs wird der Schaltkreis 321p in einem nichtleitenden Zustand gehalten:, so daß zu Beginn des betrachteten Meßschrittes der positive Impuls (Fig. 17, Kurve /) den Schaltkreis nicht durchlaufen kann.

Zum Öffnen des Torkreises wird das Ausgangssignal (Fig. 17, Kurvet) des frei schwingenden Multivibrators 200 titer Leitung 340 dem rechten Eingang 222' eines Umkehrers 223' aufgeprägt, der genau dem Umkehrer 223 (Fig. 10) entspricht. Der Multivibratorausgang wird verstärkt und umgekehrt durch den rechten Teil des Umkehrers 223' und erscheint an dessen rechter Ausgangsklemme 225' als spiegelbildliehe Rechteckspannung (Fig. 17). Die Klemme 225' ist über eine Leitung 341 mit der Eingangsklemme 320/> des Schaltkreises 321 ρ (Fig. 4 und 11) verbunden. Infolgedessen bewirken die positiven Spitzen des verstärkten und umgekehrten Multivibratorsignals (Fig. 17. Kurve K) das öffnen des Schaltkreises 321 p während des letzten Teils jedes Meßschrittes.

Durch dieses Leitendwerden des Schaltkreises 321 p wird bei einem gleichzeitigen positiven Impuls an seiner Eingangsklemme 325' ein negativer Impuls an seiner Ausgangsklemme 32b ρ erzeugt. In dem hier betrachteten 800-Einheiten-Meßschritt wird also der positive Eingangsimpuls des Schaltkreises aus dem Phasendemodulator (Fig. 17, Kurve /) in einen negativen Ausgangsimpuls umgekehrt (Fig. 17, Kurve L), sobald die positive Steuerspitze (Fig. 17, Kurve K) während des letzten Teils des Meßschrittes auftritt.

Das so gebildete negative Ausgangssignal gelangt zur Eingangsklemme 228' des Umkehrers 223', wird in deren linken Teil (Fig. 10) verstärkt, und umgekehrt, so daß ein positiver Impuls entsteht (Fig. 17, Kurve Jli). Dieser positive Impuls wird dann von der linken Ausgangsklemme 230' des LTmkehrers über eine Leitung 350 gleichzeitig allen Eingangsklemmen 325 b bis 325 η der Torkreise 321 b bis 321 η zugeführt. Bekanntlich ist während des 800-Einheiten-Meßschrittes nur der »80011«-Torkreis 321c durch das positive Signal gemäß Fig. 17, Kurve E für den leitenden Zustand vorbereitet worden. Daher macht nun der positive Impuls (Fig. 17, Kurve M) auf der gemeinsamen Eingangsleitung 350 nur den »800 »«-Torkreis 321 c leitend, wodurch ein negativer Impuls (Fig. 17, KurveA^r) an dessen Ausgangsklemme 326 c entsteht.

Die Ausgangsklemmen 326 b bis 326« der Torkreise 321 b bis 321 η sind nun mit den entsprechenden Eingangsklemmen 291 b bis 291«. der Speichertrigger 287?? bis 287 η verbunden. Im Falle des »800zi«-Torkreises 321 c wird also der von ihm erzeugte negative Ausgangsimpuls (Fig. 17, Kurve N) der linken Eingangsklemme 291 c des »800;/«-Speichertriggers 287 c zugeleitet.

Bekanntlich ist zu Beginn des 800-Einheiten-Meßschrittes dieser Speichertriggerkreis EIN-geschaltet worden, um den Relaisspannungsteiler 25 zur Erzeugung einer 800-Mikrovolt-Vergleichsspannung zu veranlassen. Im Ansprechen auf den an seiner Eingangsklemme 291 c empfangenen negativen Eingangs impuls wird jedoch der »800 (««-Speichertrigger 287c erneut von EIX auf AUS geschaltet (Fig. 17. Kurve H), um dadurch die Wegnahme des 800-Mikrovolt-Teilwertes der Vergleichsspannung vor Einleitung des nächsten 400-Einheiten-Meßschrittes zu bewirken. Eine ähnliche Wirkung tritt für jeden beliebigen anderen Speichertrigger unter gleichen Umständen ein. Wenn also in einem Meßschritt die Gesamtvergleichsspan-

nung größer als die von dem System zu messende Spannung ist, wird der letzte zu der Vergleichsspannung addierte Teilwert (der die Überschreitung verursacht) vor Einleitung des nächsten Meßschrittes von. der Vergleichespannung wieder weggenommen.

Wenn andererseits in einem beliebigen Meßschritt die Vergleichsspaimung nicht größer als die gemessene Spannung ist, wird kein positiver Ausgangsimpuls (z. B. Fig. 17, Kurve /) von dem Phasendemodulator 22 (Fig. 1) der Eingangsklemme 325 p (Fig. 4) des Schaltkreises 321p zugeleitet. Bei Fehlen, dieses positiven Impulses bleibt der vorbereitete Torkreis nichtleitend mit dem Ergebnis, daß der zugeordnete Speichertrigger nicht von; EIN zurück auf AUS geschaltet wird, sondern statt dessen weiterhin im EINZustand bleibt. Bieispielsweise hat in dem angenommenen Fall, bei dem die gemessene Spannung zwischen 800 und 400 Mikrovolt liegt, während des 400-Einheiten-Meßschrittes die Vergleichsspannung einen Gesamtwert von 400 Mikrovolt, so daß sie die gemessene Spannung nicht übersteigt. Daher bleibt der »400;««- Speichertrigger287 d in Stellung EIN, wie die Kurve/ (Fig. 17) zeigt. Solange also ein beliebiger Speichertrigger im EIN-Zustand bleibt, veranlaßt das ihm zugeordnete Relais den Relaisspannungsteiler 25, in seinem Ausgang denjenigen Teilwert beizubehalten, der durch den im EIN-Zustand befindlichen Speichertrigger dargestellt wird.

Bei der Gesamtwirkungsweise des Systems sieht man, daß zuerst der Relaisspannungsteiler eine Vergleichsspannung bildet, die durch Addition von Teilwerten und gegebenenfalls deren nachfolgende Wegnahme eine immer engere Annäherung an die zu messende Spannung erreicht, und daß zweitens der Satz von Relaiskontakten 321c bis 321« (Fig. 5) fortschreitend entweder rechte oder linke Stellungen annimmt, die beim Fortschreiten des Meßvorganges beibehalten werden. Am Ende eines Meßvorganges sind also diejenigen Relaiskontakte umgeschaltet, deren zugeordnete Binärwerte zusammen in jeder Dezimalstellengruppe die betreffende Dezimalziffer, also insgesamt den dezimalen Zahlenwert der von dem System gemessenen Spannung darstellen.

Das nachstehend beschriebene beispielsweise System eignet sich zum Messen von Spannungen, deren dezimaler Zahlenwert in den verwendeten Maßeinheiten (z. B. Mikrovolt) eine dreistellige Dezimalzahl nicht übersteigt. Gemäß dem zur Darstellung dezimaler Ziffern als binäre Ziffern verwendeten Schema wird jede Dezimalziffer in dieser dreistelligen Zald durch eine eigene Gruppe von vier binären Ziffern dargestellt. So wird z. B. die höchste, d. h. Hunderter-Dezimalziffer, durch binäre Ziffern entsprechend den beiden möglichen Stellungen der Relaiskontakte »800 u«, »400 w«, »200«« und »lOOii« dargestellt. Verschiedene Stellungskombinationen dieser vier beweglichen Kontakte stellen die zehn möglichen Ziffernwerte 0 bis 9 der Hunderterziffer dar, und zwar ist die Darstellungsform eine solche, daß in einer Stellungskombination die Summe der den betätigten, d. h. nach links umgeschalteten Relaiskontakten zugeordneten Werte gleich dem dargestellten Ziffernwert multipliziert mit dem Faktor »100« ist, entsprechend dem Rang der Hunderterziffer. Die Stellungskombination, in der nur die »800ΐί«- und »100z««-Kontakte nach links verschoben sind, stellt also eine Hunderterziffer mit dem Ziffernwert »9« dar.

Die Stellungskombinationen der verschiedenen beweglichen Kontakte können also verwendet werden, um eine direkte sichtbare Anzeige des Wertes des

gemessenen Potentials zu bewirken. Vorzugsweise werden die Relaiskontakte in bekannter Weise verwendet, um nicht dargestellte Anzeigemittel, wie z. B. Glühlampen, zu betätigen, die den Wert des gemessenen Potentials darstellen. Außerdem können; die umgeschalteten Relaiskontakte auch zur Weitergabe der das gemessene Potential darstellenden binär verschlüsselten Werte an irgendeine andere Anordnung, z. B. eine Recheneinrichtung, benutzt werden.

Rückstellkreise

Wie oben allgemein beschrieben worden ist, erfolgt bekanntlich vor Einleitung eines Meßvorganges eine Rückstellung der Stufentrigger 250 a bis 250η in dem Overbeckring und eine gleichzeitige Rückstellung der Speichertrigger 287 & bis 287η in der Speichertriggeranordnung, während der der frei schwingende Multivibrator 200 gesperrt ist. Diese Rückstel.1- und Sperrwirkung wird durch folgende Stromkreise herbeigeführt.

Fig. 1 zeigt einen einpoligen Ein- und Ausschalter 360 mit einem an eine negative Spannungs quel le angeschlossenen beweglichen Kontakt 361 und einem über Leitungen 363 und 364 mit den Eingangsklemmen 365 a bzw. 365 & eines Ein-Kurzimpuls-Triggers 366 a und eines Ein-Langimpuls-Triggers 366 b verbundenen feststehenden Kontakt 362. Normalerweise ist der Schalter 360 offen. Zur Einleitung des Rückstellvorganges werden die Kontakte 361 und 362 vorübergehend miteinander verbunden, wodurch ein negativer Steuerimpuls an die Eingangsklemmen der genannten beiden Trigger gelangt.

Wie Fig. 14 genauer zeigt, besteht der Ein-Kurzimpuls-Trigger 366 a aus einem üblichen monostabilen Multivibratorkreis, dessen Hauptbestandteil eine Doppeltricde 367 a mit den linken und rechten Triodenteilen 368 α und 369 a ist. Die Anode 370 a des rechten Triodenteils 369 a ist mit dem Gitter 371a der linken Triode durch einen Kopplungskreis aus dem Kondensator 373 a mit Parallelwiderstand 372a kreuzgekoppelt. Die Ausgangsklemme 374 a ist unmittelbar mit der Anode 370 α des rechten Triodenteils verbunden. Der Ein-Langimpuls-Trigger 366 b arbeitet ebenso und entspricht dem Trigger 366a mit der Ausnahme, daß bei dem Ein-Langimpuls-Trigger die Werte des KreuzkopplungsWiderstandes und des Kondensators so gewählt sind, daß ein Ausgangsimpuls längerer Dauer als beim Ein-Kurzimpuls-Trigger entsteht.

Normalerweise sind beide Trigger in dem in Fig. 14 gezeigten Zustand, bei dem der rechte Triodenteil leitend ist und bei dem die Ausgangsspannungen praktisch den Wert Null haben. Beim Ansprechen auf den an ihren Eingangsklemmen 365 a bzw. 365 6 auftretenden negativen Steuerimpuls verändern jedoch beide Triggerkreise kurzzeitig ihren Zustand, so daß ein positiver Ausgangsimpuls verhältnismäßig kurzer Dauer (Fig. 17, Kurve 0) für den Trigger 366 a und eine positive Ausgangsspannung längerer Dauer (Fig. 17, KurveP) für den Trigger 366 & entstehen.

Das flüchtige Ausgangssignal des Ein-Langimpuls-Triggers 366 b ist anfangs ohne Wirkung. Der positive Ausgangs impuls des Ein-Kurzimpuls-Triggers 366 a wird jedoch der Eingangsklemme 301 p eines Relaisschaltkreises. 302/) zugeführt, die der Schaltstufe 302 & nach Fig. 13 entspricht und eine normalerweise gesperrte Schalt- und Verstärkerstufe darstellt. Das positive Signal an ihrer Eingangsklemme 301 p schließt dann den Anodenstromkreis von ihrer Ausgangs-

klemme 305/) über eine Relaiswicklung 380 nach einer positiven. Spannungsquelle. Das Relais 380 wird daher während des positiven Ausgangssignals, (Fig. 17, Kurve 0) des Ein-Kurzimpuls-Triggers 366 a erregt. Das Relais380 trennt bei seiner Erregung seinen Kontakt 381, 382, dessen einer Pol 381 mit einer negativen Spannungsquelle und dessen anderer Pol 382 mit der Leitung 272 verbunden ist. Dadurch wird das negative Sperrpotential von der Leitung 272 und somit

ίο auch von den Rückstellklemmen aller Stufentrigger des Overbeckringes. (Fig. 4) sowie aller zugehörigen Speichertrigger entfernt. Dadurch werden alle Stufen- und Speichertrigger in der bereits beschriebenen Weise in den Anfangszustand zurückgestellt und so für einen neuen Meßvorgang vorbereitet.

Die Rückstelleitung 272 ist außerdem mit der Rückstellklemme 293/> eines bistabilen Sperrtriggers 287p (Fig. 5) verbunden, der dem auf negative Impulse ansprechenden bistabilen Speichertrigger 287 b (Fig. 8) entspricht, in dessen AUS-Zustand der rechte Triodenteil leiteiiid ist, wie in Fig. 8 angedeutet. Die Eingangsklemme 286 p des Sperrtriggers 287 p ist mit der Ausgangsklemme 374 b des oben beschriebenen EinLangimpuls-Triggers 366 b und seine Ausgangsklemme 292p über eine Leitung 390 mit der Eingangsklemme 201 des frei schwingenden asymmetrischen Multivibrators 200 (Fig. 4 und 12) verbunden.

Sobald beschreibungsgemäß das Sperrpotential von der Leitung272 entfernt wird, nimmt der Sperrtrigger den in Fig. 8 gezeigten AUS-Zustand an. Er erzeugt dabei ein negatives Potential an seiner Ausgangsklemme 292 p (Fig. 17, Kurve 0), das über die Leitung 390 und die Eingangsklemme 201 den Multivibrator 200 für die Dauer dieses Signals sperrt.

Dieser negative Sperrimpuls wird beendet, wenn der Ein-Langimpuls-Trigger 366 & aus seinem vorübergehenden Arbeitszustand in seinen Ruhezustand zurückkehrt und dadurch seine positive Ausgangsspannung (Fig. 17, Kurve P) beendet. Die hintere Flanke dieses Signals stellt eine negative Spannungsänderung dar, die über die Eingangsklemme 286 p am rechten Gitter des Sperrtriggers 287 p als Sperrimpuls wirkt und dadurch diesen Trigger aus seinem AUS- wieder in den EIN-Zustand umschaltet. Infolgedessen, steigt seine Ausgangsspannung an der Klemme 292p wieder (Fig. 17, Kurve Q), wodurch die Sperrung des Multivibrators 200 wieder aufgehoben wird (Fig. 17, Kurve A). Daraufhin steuert der Multivibrator einen neuen Durchlauf des Overbeckringes in der beschriebenen Weise, d. h. läßt einen neuen Meßvorgang ablaufen.

Aus einem Vergleich der Kurven 0 und Q (Fig. 17) geht hervor, daß eine gewisse Zeit zwischen der Beendigung des Rückstellsignals (Kurve 0) und der Beendigung der negativen Sperrspannung (Kurve Q) verstreicht. Diese Verzögerung bei Beendigung der Sperrspannung ist insofern vorteilhaft, als sie sicherstellt, daß alle rückstellbaren Stromkreise tatsächlich zurückgestellt und dann durch erneutes Schließen des Relaiskontaktes 381, 382 in Fig. 5 wieder in den Arbeitsbereitschaftszustand gebracht worden sind, bevor ein neuer Meßvorgang beginnt.

Der Vorzeichenrelaiskanal

Wie bereits als wichtiges Merkmal der beschriebenen Meßeinrichtung" erwähnt wurde, bildet der Modulator 20 (Fig. 1) die Differenz zwischen der zu messenden Spannung am Eingang 26 und der Vergleichsspannung des Relaisspannungsteilers 25. Diese Differenzspannung ist z. B. positiv, wenn der absolute

809-73S/245

Betrag der Vergleichsspannung kleiner als der der zu messenden Spannung ist, und andererseits negativ, wenn der absolute Betrag der Vergleichsspannung größer als die zu messende Spannung ist. In der bisherigen Beschreibung wurde angenommen, daß sowohl 5 die zu messende Spannung als auch die Vergleichsspannung positiv sind. ObwcJil also der positive Wert als normaler Zustand angenommen wurde, ist es gelegentlich wünschenswert, ein negatives Potential an der Klemme 26 (Fig. 1) zu messen. In einem solchen Falle kann jedoch eine Vergleichsspannung normalen positiven Wertes nicht verwendet werden, da ganz abgesehen vom absoluten Wert des zu messenden: negativen Potentials ein positives Vergleichspotential immer algebraisch größer als das gemessene Potential wäre und daher die Meßanordnung unwirksam wäre. Damit nun auch negative Spannungen festgestellt und gemessen werden können, wird ein »Vorzeichen«- Kanal verwendet.

Der Vorzeichenkanal (Fig. 4) umfaßt den Vorzeichenstufentrigger 250 b, einen Vorzeichentorkreis 321b, einen Vorzeichenspeichertrigger 287 & sowie eine Vorzeichenschaltstufe 302 & mit einem Vorzeichenrelais 310 b. Abgesehen von dem Vorzeichenrelais sind die Schaltung, die äußeren Anschlüsse und. die Wirkungsweise aller dieser Teile des Vorzeichenkanals bereits allgemein beschrieben worden, und daher braucht ihre Wirkungsweise nur kurz wiederholt zu werden.

Zu Beginn eines Meßvorgangs wird der Vorzeichenstufentrigger 250 b (Fig. 4) als erster Stufentrigger des Overbeckringes vom AUS- in den EIN-Zustand umgeschaltet, so daß also die Bestimmung des »Vorzeichens« der erste Schritt in einem Meßumlauf ist. Als erste Folge dieser Umschaltung des Vorzeichen-Stufentriggers wird der Vorzeichentorkreis 321 b vorbereitet, so daß er wirksam wird, wenn ein Eingangsimpuls an seiner Eingangsklemme 325 b erscheint. Außerdem schaltet der negative Eingangsimpuls des A'orzeiehenstufentriggers gleichzeitig auch den Vorzeichenspeichertrigger 287 b in den EIN-Zustand um, WOdnrch die Relaiswicklung 311 b (Fig. 5) über die Vorzeichenschaltstufe 302b erregt wird.

Das Relais 310 b schaltet daraufhin seine vier Umschaltkontakte mit je einem l>eweglichen Mittelkontakt 400, einem (rechten) feststehenden Ruhekontakt 402 und einem (linken) feststehenden Arbeitskontakt 401 um.

Die feststehenden Kontakte 402 α und 401 b sind mit der einen Eingangsklemme 403 des Relaisspannungsteilers 25 verbunden, die Kontakte 401c und 402 b mit der anderen Eingangsklemnie 404 dieses Spannungsteilers, ferner die Kontakte 402 c und 401c? mit der einen Eingangsleitung 405 zum Phasenmodulator 22 (Fig. 3) und die Kontakte 401c und 402 c? mit der anderen Eingangsleitung 406 dieses Demodulators. Die beweglichen Kontakte 400 a und 400 & führen an zwei Klemmen 407 bzw. 408, die mit der Eingangsspannung E für den Relaisspannungsteiler gespeist werden. Die beiden anderen beweglichen Kontakte 400 c und 400 c? sind über die Leitungen 409 bzw. 410 mit den Ausgangsklemmen des Oszillators 23 verbunden und leiten dessen Ausgangswecliselspannung zum unteren Schaltungsteil des Phasenmodulators 22 nach Fig. 3 weiter. Dem piezoelektrischen Steuerglied 32 (Fig. 2) für den veränderlichen Widerstand 30 im Modulator 20 wird die Wechselspannung des Oszillators 23 über zwei Leitungen 411 und 412 unmittelbar, unter LTmgeihung der Kontakte des Relais 310 b, zu geführt.

Bei der normalen Arbeitsweise mit positivem zu messendem Potential an der Eingangsklemme 26 (Fig. 2) des Modulators 20 wird die Speisespannung E mit einer solchen Polarität an die Klemmen 407 und 408 gelegt, daß bei der in Fig. 5 gezeigten Relaiskontaktstellung der Relaisspannungsteiler über die Leitungen 413 und 414 ein positives Vergleichspotential an die entsprechende Eingangsklemme 28 des Modulators 20 legt. In. diesem Normalfall und bei der in Fig. 5 gezeigten Stellung der Relaiskontakte ist die Phase der Oszillatorwechselspannung so· gewählt, daß das Signal sie über die Leitungen 405 und 406 den Phasenmodulator 22 (Fig. 3) nur dann zur Erzeugung eines positiven Steuerimpulses an seiner Ausgangsklemme 105 veranlaßt, wenn die positive VergleichsSpannung größer als die zu messende positive Spannung ist.

Wenn als erster Schritt in dem Meßumlauf das Relais 310 b in der beschriebenen Weise erregt wird und seine Kontakte 400 a bis 400 c? von rechts nach links umschaltet, hat dies trotz der Umpolung der Speisespannung E an den Eingangsklemmen 403 und 404 des Relaisspannungsteilers auf diesen keine bedeutsame Wirkung, da die Vergleichsspannung an seinem Ausgang jetzt den Wert Null hat. Die Kontaktumschaltung hat aber eine bedeutsame Wirkung auf den Phasendemodulator (Fig. 3), da durch die Relaiskontakte 400c und 400 d die Phase der ihm über die Leitungen 405 und 406 zugeführten Oszillatorwechselspannung umgekehrt wird.

Da die Phasengleichrichterkreise phasenabhängig arbeiten, ist die Wirkung der Phasenumkehrung der Oszillatoreingangsspannung für die Phasengleichrichter dieselbe, als wenn die Phase der Oszillatorspannung unverändert geblieben wäre und statt dessen eine Phasenumkehrung der verstärkten Wechselspannung aus dem Modulator stattgefunden hätte. Zur Erleichterung der Erklärung kann also angenommen werden, daß die Wirkung der Kontaktumschaltung darin: besteht, daß eine zusätzliche Phasenumkehrung des difrerenzmodulierten Wechselsignals bewirkt wird, nachdem es den Modulator 20 (Fig. 1) verläßt, aber bevor es den Phasendemodulator 22 (Fig. 3) erreicht.

In dem Normalfall, daß das zu messende Potential positiv ist, veranlaßt diese scheinbare Phasenumkehrung der Wechselspannung aus dem Modulator den Phasendemodulator zur Erzeugung eines positiven Ausgangsimpulses. Obwohl keine Vergleichsspannung zur \^rerfügung steht, um eine wirkliche Phasenumkehrung durch Übersteigen des zu messenden Potentials zu bewirken, hat also in dem das »Vorzeichen« bestimmenden Schritt bei einem positiven zu messenden Potential die durch das Vorzeichenrelais bewirkte zusätzliche Phasenumkehrung dieselbe Wirkung, als ob eine wirkliche Phasenumkehrung erfolgt wäre. Der positive Ausgangsimpuls des Phasendemodulators wird dann in der oben beschriebenen Weise an der Eingangsklemme 325 des Vorzeichentorkreises 321 b (Fig. 4) wirksam, so daß dieser den Vorzeichenspeichertrigger 287 b von EIN zurück auf AUS schaltet. Über die Vorzeichenschaltstufe schaltet der Vorzeichenspeicherträger dabei die Wicklung311 & des Vorzeichenrelais wieder aus, so daß dessen Kontakte wieder in die Ruhestellung nach rechts zurückschalten und dabei die normalen Arbeitsbedingungen für die Schaltung wiederherstellen.

Wenn andererseits das zu messende Potential negativ ist, erzeugt es während des das Vorzeichen bestimmenden Schrittes im Modulator 20 (Fig. 1) ein

Differenzsignal mit einer wirklichen Phasenumkehrung, da der Nullwert der Vergleichsspannung trotzdem größer als der negative Wert des zu messenden Potentials ist. Außer der wirklichen Phasenumkehrung in diesem Falle erfolgt noch die scheinbare Phasenumkehrung durch das Vorzeichenrelais, Diese beiden Phasenumkehrungen heben einander auf, so daß für den Phasendemodulator dieselben Bedingungen vorliegen wie bei der Messung einer positiven, Spannung, die größer als die Vergleichsspannung ist. Wenn ein negatives zu messendes Potential während des das Vorzeichen ermittelnden Schrittes vorhanden ist, erzeugt also der Phasendemodulator keinen positiven Ausgangsimpuls, und daher bleibt das Relais 310 5 während des ganzen Meßvorganges erregt (Fig. 17, Kurve G) und hält die (linke) Arbeitsstellung seiner Kontakte aufrecht. Dadurch wird die an den Klemmen 403 und 404 des Relaisspannungsteilers 25 wirksame Speisespannung E desselben umgepolt, so daß er umgepolte, d. h. negative Vergleichsspannungen liefert, die mit der negativen zu messenden Spannung verglichen werden können, jedoch gegenüber dem Fall positiver Spannungen umgepolte Differenzspannungen ergeben. Da jedoch auch die Phase der Osziliatorspeisespannung für den Phasendemodulator auf den Leitungen 405 und 406 umgekehrt bleibt und die Wirkung einer Phasenumkehr der Eingangswechselspannung aus dem Modulator hat, arbeitet der Phasendemodulator im Endergebnis ebenso wie bei positiven Spannungen, d. h., er liefert einen positiven, das zugehörige Spannungsteilerrelais wieder abschaltenden Ausgangsimpuls nur dann, wenn die negative Vergleichsepannung ihrem absoluten Betrage nach größer ist als die zu messende negative Spannung.

Die beschriebene Meßeinrichtung kann, also negative Spannungen genau so exakt messen wie positive und schaltet sich dazu vor Beginn jedes Meßvorgangs automatisch entsprechend um.

Der Relaisspannungsteiler

Eine genauere Darstellung des bereits allgemein beschriebenen Relaisspannungsteilers in Fig. 1 zeigt Fig. 16. Danach besteht der Relaisspannungsteiler 25 aus je einem Einer-, Zehner- und Hunderter-Dezimalnetzwerk 500 bzw. 501 bzw. 502 mit übereinstimmender Schaltung sowie einem Dämpfungsnetzwerk 503. Jedes dieser Netzwerke hat eine hohe Seite (rechts) und eine niedrige Seite (links), und die hohen Seiten der Einer-, Zehner- und Hunderter-Dezimalsehaltungen sind an die hohe Seite (oben) der Dämpfungsschaltung über die Klemmen 504, 506 bzw. 508 angeschlossen, während die niedrigen Seiten der erwähnten Dezimalschaltungen an die niedrige Seite (unten) der Dämpfungsschaltung über die Klemmen 505, 507 bzw. 509 angeschlossen sind. Die niedrigen Seiten aller Schaltungen werden auf einem gemeinsamen Potential gehalten über eine Rückführungsleitung 510, die als gemeinsame Rückleitung für alle Schaltungen dient.

Der Übersichtlichkeit wegen sind die Relaisspannungsteiler-Emgangsklemmen 403,404 der Fig. 5 auch in Fig. 16 dargestellt. Die Spannungsteiler-Speisespannung E ist hier direkt an diesen Eingangsklemmen liegend dargestellt; sie kann jedoch gemäß Fig. 5 umgepolt werden. Zweckmäßigerweise sind auch die Relaiskontakte jedes Ziffernkanals, wie z. B. der Umschaltkontakt 312c, 313 c, 314cim800-Einheiten-Kanal (Fig. 5) ebenfalls in Fig. 16 dargestellt. Die Eingangsklemme 404 ist mit der gemeinsamen Rückführungsleitung 510 und die Eingangsklemme 403 mit einer

Spannungsspeiseleitung 511 verbunden, die allen Dezimalschaltungen gemeinsam ist.

Das Hunderter-Dezimalnetzwerk 502 beispielsweise enthält eine zwischen den Klemmen 508 (hohe Seite) und 509 (niedrige Seite) liegende Reihenschaltung der Widerstände 515 c, 515 d, 515 e und 515/. Zwischen diesen Reihenwiderständen, an den Punkten 517 c bis 517/, zweigen Parallelwiderstände 516 c bis 516/ ab, die andererseits über Relaiskontakte 312 c/313 c bis 312 //313/ mit der Rückleitung 510 verbunden sind. Jeder der Reihenwiderstände 515 c bis 515 c hat einen Werti?, während der Endwiderstand 515/ und die Parallelwiderstände 516c bis 516/ je den Wert 2 R haben. Der Buchstabe R bedeutet einen für die Praxis geeigneten Widerstandswert, z. B. 10000 Ohm.

Die Arbeitsseiten 314c bis 314/ der Relaiskontakte sind an die Spannungsspeiseleitung 511 angeschlossen. Im Ruhe- oder Nullausgangszustand der Hunderter-Dezimaleinheit sind alle Parallelwiderstände über die Ruhekontakte 313 c bis 313/ (rechte Kontaktstellung) mit der Rückleitung 510' verbunden.

Infolge der beschriebenen Verteilung der Widerstandswerte hat das Hunderter-Dezimalnetzwerk 502 bestimmte wichtige Eigenschaften, die kurz dahingehend zusammengefaßt werden können, daß, wenn die Schaltung links von einem beliebigen Zweigpunkt der hohen Seite unterbrochen wird, der Widerstand des abgetrennten linlcen Schaltungsteils zwischen dem Unterbrechungspunkt und der niedrigen Seite einen Wert 2 R hat. Liegt die Unterbrechungsstelle dagegen rechts von dem Zweigpunkt, so hat der Widerstand des abgetrennten linken Schaltungsteils den Wert R.

Dies kann leicht durch eine praktische Nachprüfung bestätigt werden. Angenommen, die hohe Seite der Hunderter-Dezimalschaltung 502 wird links vom Zweigpunkt 517/ abgetrennt, so ist der links vom Unterbrechungspunkt liegende Widerstand 2 R nämlich gleich dem Wert des Widerstandes 515/. Wird die Schaltung dagegen rechts vom Zweigpunkt 517/ unterbrochen, so ist parallel zum Widerstand 515 / auch noch der Widerstand 516/ mit demselben Wert 2 R wirksam, so daß nun der resultierende' Widerstand den Wert R hat. Wenn nun die Schaltung links vom Zweigpunkt 517 e unterbrochen wird, liegt in dem linken abgetrennten Schaltungsteil mit diesen beiden parallelen Widerständen des Gesamtwiderstandes R noch der Widerstand 515 e mit dem Wert R in Reihe, so daß sich ein resultierender Widerstand 2 R ergibt. Wird das Netzwerk rechts vom Zweigpunkt 517 c unterbrochen, so< liegt zu der eben betrachteten Schaltung aus den Widerständen 515/, 516/ und 515 c mit dem Gesamtwiderstand 2 R noch der Widerstand 516 c vom Betrag 2R parallel, so daß der jetzt wirksame linke Schaltungsteil den Gesamtwiderstand R hat. Dieselben Feststellungen treffen auch für alle anderen Zweigpunkte der Schaltung zu.

Da die Ausgangsklemmen 508 und 509 der Hunderter-Dezimalschaltung 502 rechts von dem Zweigpunkt 517 c liegen, ist der an diesen Klemmen wirksame Gesamtwiderstand ebenfalls gleich R. Er kann daher durch einen gestrichelt gezeichneten Ersatzwiderstand 520 dargestellt werden, der als Teil der Dämpfungsschaltung 503 aufgefaßt werden kann.

Wird nun beispielsweise das Spannungsteilerreiais 310 c für den 800-Einheiten-Ziffernkanal erregt und durch seinen Umschaltkontakt 312 c, 313 c, 314 c der Widerstand 516 c mit der Speiseleitung 511 statt der Rückleitung 510 verbunden, so entsteht dadurch an den Ausgangsklemmen 527, 528 des ganzen Relaisspannungsteilers 25 ein Teilwert der gesamten Ver-

gleichsspannung von 800 Werteinheiten. Entsprechend werden durch Umschaltung der Kontakte 312 d, 312 e bzw. 312/ Vergleichsspannungsteilwerte von 400', 200 bzw. 100^: Einheiten am gemeinsamen Ausgang 527, 528 erzeugt. Die Hunderter-Dezimalschaltung liefert also abgestufte Ausgangsspannungen im Verhältnis 8:4:2:1 je nach dem erregten Kanal, die sich additiv zu einer entsprechenden resultierenden Vergleichsspannung überlagern können.

Wie nun die Hunderter-Dezimalschaltung 502 abgestufte Spannungsausgänge in dem genannten Verhältnis erzeugt, wird besser verständlich durch die Anwendung von der Theorie von Th eve η in. Diese besagt, daß sich eine Schaltung der beschriebenen Art hinsichtlich eines an ihre Klemmen geschalteten Belastungswiderstandes so verhält, als ob die Schaltung einem einfachen Generator gleichwertig wäre, der einen inneren Widerstand Z und eine Leerlaufspannung I' hat, die an den Klemmen auftritt, wenn kein Belasttingswiderstand angeschlossen ist. Z ist der zwischen den Klemmen gemessene Widerstand, wenn alle Spannungsquellen in der Schaltung kurzgeschlossen sind.

Diese Theorie sei zunächst auf den Fall angewandt, daß nur der bewegliche Kontakt 312 c nach links umgeschaltet wird und an den Klemmen 508 und' 509 keine Belastung liegt. Die Speisespannung £ zwischen den Klemmen 403 und 404 hat dann einen Strom durch den 2R-Widerstand 516 c über den Zweigpunkt 517 c und von dort aus nach links durch die restliche Schaltung zur Folge. Diese Schaltung links vom Zweigpunkt 517c hat jedoch den Gesamtwiderstand 2 R. Daher herrscht am Zweigpunkt 517 genau der Mittelwert des gesamten Spannungsabfalls £, so daß die Spannung zwischen den Klemmen 508 und 509 £/2 beträgt. Die Leerlaufspannung des Ersatzgenerators für die Schaltung 502 ist in diesem Fall also EI2.

Nun sei nach der Theorie von Thevenin angenommen, daß die Eingangsklemmen 403 und 404 kurzgeschlossen statt mit der Spanungsquelle E Ytrbunden sind. In diesem Fall ist zu dem Schaltungsteil links vom Zweigpunkt 517c mit dem Widerstand 2 R der Widerstand 516 c vom Betrag 2 R über die genannte Kurzschlußverbindung parallelgeschaltet, also an den Klemmen 508 und 509 ein Gesamtwiderstand R wirksam, der nach Thevenin gleich dem inneren Widerstand Z des Ersatzgenerators ist. Gegenüber einem an den Klemmen 508 und 509 liegenden. Belastungswiderstand, d. h. dem an denselben wirksamen Widerstand des Dämpfungsnetzwerks 503, wirkt also l>ei umgeschaltetem Kontakt 312 c für 800 Spannungseinheiteu die Hunderter-Dezimalschaltung 502 wie ein widerstandsloser Generator mit der Leerlaufspannung £/2, der in Reihe mit dem inneren Widerstand R zwischen den Klemmen 508 und 509 liegt.

Als nächstes sei der Fall betrachtet, daß in der Hunderter-Dezimalschaltung der bewegliche Kontakt 312 </ für 40O Spannungseinheiten allein nach links umgeschaltet wird und daß der Schaltungsteil rechts vom Zweigpunkt 517d abgetrennt ist und als Belastung für den Schaltungsteil links von der Unterbrechung angesehen wird. In einer ersten Anwendung von Thevenins Theorie kann dann die gesamte Schaltung links von diesem Unterbrechungspunkt er- 6g setzt werden durch die Reihenschaltung eines Generators mit der Spannung E/2 und des getrennten Innenwiderstandes R. Wenn nun angenommen wird, daß dieser Austausch erfolgt und die letztgenannte Unterbrechungsstelle wieder ü1>erbrückt ist, so ergibt

die abermalige Anwendung von Thevenins Theorie, daß bei offenen Klemmen 508 und 509 der Ersatzgenerator mit der Spannung E/2 und dem in Reihe liegenden Innenwiderstand R durch eine Reihenschaltung aus dem Widerstantd 515 c mit dem Wert R und dem Widerstand 516 c mit dem Wert 2 R belastet ist. An dem letztgenannten Widerstand dieses Spannungsteilers entsteht dann ein Spannungsabfall von der halben Größe der Generatorspannung E/2, also vom Betrag £/4, der somit auch an den Auisgangsklemmen

508 und 509 auftritt. Werden nun die Klemmen 403 und 404 wieder kurzgeschlossen, so liegen an den Klemmen 508 und 509 zwei parallele Widerstandszweige, von denen der eine aus der Reihenschaltung des Generator-Innenwiderstandes R und des Widerstandes 515c vom Betrag R und der andere aus dem Widerstand 516 c mit dem Wert 2 R besteht, die also zusammen den resultierenden Widerstand R haben. Dieser ist dann der Innenwiderstand des Ersatzgenerators mit der Spannung £/4, der in Reihe mit diesem Innenwiderstand R zwischen den Klemmen 508 und

509 liegend, also als Ersatz für die gesamte Hunderterschaltung 502 in: dem Fall gedacht werden kann, wenn der zu einer Ausgangs-Vergleichsspannung von 400 Spannungseinheiten gehörende Relaiskontakt 312 d in Arbeitsstellung umgeschaltet ist.

Aus der vorstehenden Analyse ist ersichtlich, daß bei alleiniger Erregung entweder des 800-Einheiten-Kanals oder des 400-Einheiten-Kanals die Hunderter-Dezimalschaltung 502 durch dieselbe Reihenschaltung eines widerstandslosen Generators und seines Innenwiderstandes R ersetzt werden kann, die zwischen den Klemmen 508 und 509 liegt. Im ersten 800-Einheiten-Fall liefert der Ersatzgenerator die Spannung E/2 und im zweiten 400-Einheiten-Fall die Spannung E/A. Durch analoge Anwendungen der Theveninschen Theorie kann man feststellen, daß bei der Erregung der 300-Einheiten- und 100-Einheiten-Kanäle die Ersatzgeneratorspannungen £/8 bzw. £/16 betragen, to Wenn also die 800-, 400-, 200- und 100-Einheiten-Kanäle jeweils allein erregt werden, erzeugt die Hunderter-Dezimalschaltung 502 an ihren Klemmen 508 und 509 Ausgangsspannungen in dem binär gestaffelten Verhältnis 8:4:2:1 entsprechend einem Er-1-5 satzgenerator mit dem Innenwiderstand R. Diese einzeln erzeugten Spannungen der Hunderter-Dezimalschaltung 502 addieren sich nach dem Überlagerungsprinzip an den Klemmen 508 und 509 bei gleichzeitiger Einschaltung von mehreren dieser Kanäle zur Summe ίο der entsprechenden Binärwerte der Einzelspannungen. Die Zehner-Dezimalschaltung 501 und die Einer-Dezimalschaltung 500 stimmen mit der beschriebenen Hunderterschaltung 502 hinsichtlich der Schaltung und der an ihren Ausgangsklemmen 506 und 507 bzw. 504 und 505 erzeugten Spannungen genau überein. Zur richtigen Betätigung des Relaisspannungsteilers 25 müssen jedoch die von der Zehnereinheit erzeugten Spannungen zehnmal so groß wie die von der Einereinheit entwickelten und entsprechend die von der Hundertereinheit gelieferten Spannungen zehnmal so groß wie die von der Zehnerschaltung erzeugten sein. Diese dezimale Staffelung der von den einzelnen Dezimalschaltungen erzeugten Spannungen im Verhältnis 100:10:1 erfolgt durch das Dämpfungsnetzwerk 503.

Nach Fig. 16 besteht das Dämpfungsnetzwerk 503 aus einer Reihenschaltung von vier Widerständen zwischen dem Verzweigungspunkt 534 auf der hohen Seite des Netzwerks und der gemeinsamen Rückleitung 510, der ein einzelner Widerstand 535 vom Betrag 9 J?

parallelgeschaltet ist. Die Reihenschaltung umfaßt, vom Zweigpunkt 534 aus gesehen, den Widerstand

533 vom Betrag 8,1 R₁ den ZweigpunktSSZ_j den Widerstand 531, ebenfalls mit dem Wert 8,1 R₁ den Zweigpunkt 530, den Widerstand 525 vom· Betrag 4,05 R und das Potentiometer 526 mit dem Gesamtwiderstand 4,95 R und dem veränderlichen. Abgriff 529, der an: die Ausgangsklemme 528 für die reeultierende Vergleichsspannung E₀ angeschlossen ist.

Die Zweigpunkte 534, 532 und 530 sind direkt mit den Klemmen 504, 506 bzw. 508 der Einer-, Zehnerbzw. Hunderter-Dezimalschaltungen verbunden. An diesen Klemmen und somit auch an den. genannten Zweigpunkten der Dämpfungsschaltung 503 liegen nun, wie bereits beschrieben, als Ersatz für die gesamten Dezimalschaltungen 500, 501 und 502 die gestrichelt gezeichneten Innenwiderstände 522, 521 und 520 der Ersatzgeneratoren je vom Betrag R.

Dadurch ist zwischen dem Zweigpunkt 530 und der Rückleitung 510 eine Parallelschaltung aus dem Ersatzwiderstand 520 vom Wert R und aus den hintereinandergeschalteten Widerständen 525 und 526 vom Gesamtbetrag 4,05i?-f-4,95i? = 97? wirksam, d, h. also ein resultierender Widerstand von 0,97?.

Zwischen dem Zweigpunkt 532 und der Rückleitung 510 liegt dann gemäß Fig. 16 die Reihenschaltung aus dem Widerstand 531 vom Betrag 8,1 R und der eben beschriebenen Widerstandskombination mit dem Wert 0,9 R zwischen dem Punkt 530 und der Leitung 510; sie hat demnach einen Gesamtwiderstand 9 R. Eine zwischen dem Zweigpunkt 532 und der Rückleitung 510 wirksame Spannung, also z. B. die Ausgangsspannung der Zehner-Dezimalschaltung 501, wird durch, diese Spannungsteiler-Reihenschaltung am Zweigpunkt 530 im Verhältnis 0,9 R:9R = 10:1 unterteilt. Während also an diesem Punkt 530 die von der Hunderter-Dezimalschaltung 502 gelieferte Spannung in voller Höhe auftritt, ist hier nur noch ein: Zehntel der Ausgangsspannung der Zehnerschaltung 501 wirksam.

Zu der eben betrachteten Spannungsteiler- bzw. Dämpf ungs-Widerstandskette mit dem Widerstand 9 R ist vom Zweigpunkt 532 aus der Ersatzwiderstand 521 für die gesamte Zehner-Dezimalschaltung vom Betrag 1R parallelgeschaltet, so daß sich zwischen diesem Zweigpunkt und der Leitung 510 ebenfalls ein resultierender Widerstand 0,9R ergibt. Er wirkt zusammen mit dem in Reihe liegenden Widerstand 533 mit dem Wert 8,1 R als Spannungsteiler für die am Zweigpunkt

534 auftretenden Ausgangsspannungen der Einer-Dezimalschaltung 500, so daß von diesen am Zweigpunkt 532 nur noch ein Anteil von 0,9 R : (8,1 + 0,9; R = ¹Z₁₀ wirksam ist. Da, wie erläutert, bis zum nächsten Zweigpunkt 530 eine erneute Spannungsteilung bzw. -dämpfung im Verhältnis 1 :10 stattfindet, erscheinen an diesem Punkt die Spannungen der Einer-Dezimalschaltung 500 im Verhältnis 100 :1 geschwächt.

Am Zweigpunkt 530 werden demzufolge die Ausgangsspannungen der Einer-, Zehner- und Hunderter-Dezimalschaltung durch die Dämpfungsschaltung 503 gleichzeitig sich überlagernd im Verhältnis 1:10:100 wirksam gemacht. Der Widerstand 535 mit dem Wert 97? stellt einen Ersatzwiderstand für weitere Reihenwiderstände der Dämpfungsschaltung und zugehörige Gesamtwiderstände weiterer Dezimalschaltungen dar, um welche die Gesamtschaltung· ohne weiteres erweitert werden kann. Die jeweils oberste Dezimalschaltung liefert dann die Einerwerte der Vergleichsspannungen und die unterste dementsprechend die Tausenderwerte oder noch höheren Spannungswerte.

Von dem am Verzweigungspunkt 530 derart im richtigen dezimalen Verhältnis 1 :10:100 usw. geschwächt zur Verfügung stehenden gleichen Ausgangsspannungen der Einer-, Zehner-, Hunderter- usw. Schaltung kann nun mittels des Potentiometers 526 ein solcher bestimmter Bruchteil als Vergleichs spannung Ti₀ den Ausgangsklemmen 527, 528 das gesamten Relaisspannungsteilers zugeführt werden, der größenordnungsmäßig der zu messenden Spannung E_x entspricht, also beispielsweise die Maßeinheit Mikrovolt besitzt.

Zusammenfassend sind als Voraussetzung für die Uberlagerungsfähigkeit der verschiedenen VergleichsTeilspannungen sowohl aus derselben Dezimalschaltung als auch aus verschiedenen Dezimalschaltungen die folgenden Eigenschaften der Relaisspannungsteilerschaltung 25 zu nennen. In jeder Dezimalschaltung hat der links von jedem Verzweigungspunkt 517 liegende Schaltungsteil stets denselben Widerstand 2 R. Der jeweils Spannung zuführende Parallelzweig (516) hat denselben. Widerstand 2R. Ferner sind alle Dezimalschaltungen 500 bis 502 untereinander völlig gleich und. auch durch die Dämpfungsschaltung 503 gleich belastet. Rechts von jedem Ausgangsklemmenpaar 504, 505 bzw. 506, 507 bzw. 508, 509 liegt nämlich gleichzeitig ein unterer Widerstandszweig vom Betrag 9 R bzw. 8,1 R+0,9R und ein oberer Zweig mit dem gleichen Wert 9 R bzw. 8,1 R+0,9R, wobei sich der Betrag 0,9 i? durch die Parallelschaltung der benachbarten Reihenwiderstände der Dämpfungsschaltung 503 vom Betrag 9 R und des Ersatzwiderstandes 1 R der benachbarten Dezimalschaltung ergibt. Dieser untere und obere Widerstandszweig ergeben also zusammen einen Belastungswiderstand von 4,5 R am Ausgang jeder einzelnen Dezimalsehaltung.

Die Relaissperrkreise

Das beschriebene Meßverfahren ist nun bei bestimmten Werten, der zu messenden Spannung nicht eindeutig. Zur Erläuterung sei zunächst festgestellt, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit drei Dezimalstellen, in denen jede Dezimalziffer durch eine Gruppe von vier Binärziffern verschlüsselt ist, der größtmögliche dezimale Meßwert 999 beträgt.

Nun, sei angenommen:, daß die zu messende Spannung tatsächlich einen zwischen 999 und 1000 liegenden Wert hat. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dann als erster Schritt des Meßvongangs im 800-Einheiten-Kanal das 800-Einheiten-Relais 310c (Fig. 5) erregt und dadurch im Relaisspannungsteiler 25 eine Vergleichsspannung von 800¹ Einheiten erzeugt. Da diese Vergleichsspannung kleiner als die zu messende Spannung ist, bleibt das 800-Einheiten-Relais bis zum Ende des Meßvorgangs geschlossen. Beim nächsten Schritt wird im 400-Einheiten-Kanal das 400-Einheiten-Relais 310 d (Fig. 5) erregt und durch dieses im Relaisspannungsteiler eine zusätzliche Vergleichs-Teilspannung von 400 Einheiten erzeugt, so daß nun die gesamte erzeugte Vergleichsspannung aus 1200' Einheiten besteht. Da dieser Vergleichsspannungswert größer als die zu messende Spannung ist, wird das 400-Einiheiten-Relais wieder abgeschaltet und dadurch die Vergleirihsspannung auf 8OO¹ Einheiten zurückgebracht.

Beim dritten Schritt wird im 200-Einheiteni-KanaI in ähnlicher Weise das 200-Einheiten-Relais erregt, wodurch im Reiaisspannungsteiler zusätzlich zu der bereits vorhandenen. 800-Einheiten-Vergleichsspannung eine weitere Teilspannung von 200 Einheiten,

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also eine resultierende Vergleichsspannung von 1000 Einheiten erzeugt wird. Dieser IOOO-Einheiten-Wert überschreitet nur geringfügig die zu messende Spannung, die zwischen 999 und IOOOEinheiten liegt. Xormalerweise müßte daraufhin das 200-Einheiten¹-Relais und somit die 200-Einheiten-Teilspannung wieder abgeschaltet und statt dessen im nächsten Schritt die richtige zusätzliche Teilspannung von 100 Einheiten erzeugt werden.

Es kann jedoch geschehen, daß die Meßeinrichtung infolge einer geringen Abweichung der Vergleichsspannung von ihrem richtigen Wert falsch arbeitet und in diesem Fall das 200-Einheiten-Relais erregt bleibt. Dann würden das 800- und das 200-Einheiten-Relais zusammen den Wert 100 in der Hunderterstelle verkörpern, was aber unmöglich ist, da in jeder Dezimalstelle nur die Dezimalziffernwerte 0 bis 9 durch entsprechende Kombination der vier Binärziffern 1, 2, 4 und 8 dargestellt werden können. Binärziffernkombinationen, deren Summenwert über den größtmöglichen Dezimalwert 9 hinausgeht und die also besonders leicht bei zu messenden Spannungen voneinem nahe bei 1000 bzw. 100 bzw. 10 liegenden Betrag auftreten können, müssen jedoch verhindert werden.

Die Sperrung der Spannungsteilerrelais 310 (Fig. 5) gegen eine Erregung in solcher unstatthaften Kombination, insbesondere der Binärziffern. 8 und 2, erfolgt mittels der Relaissperrkreise 551 und 551' nach Fig. 5 und 15. Bekanntlich wird die 800-Einheiten-Schaltstufe 302 c (Fig. 5, 13) durch eine ihrer Eingangsklemme 301 c zugeführte positive Rechteckspannung wirksam gemacht, die über einen Widerstand mit Parallelkondensator die normalerweise über einen Gitterwiderstand stark negativ vorgespannten Gitter zweier parallelgeschalteten Trioden steuert. Diese Steuerspannung ist auch noch an eine Ausgangsklemme 306 c geführt und wird nach Fig. 5 über eine äußere Verbindung der linken Eingangsklemme 550 des Relaissperrkreises 551 zugeleitet.

Wie Fig. 15 genauer zeigt, besteht der Relaissperrkreis aus einer Doppeltriode 552, deren gemeinsame Kathode 553 geerdet ist, deren linke und rechte Anode 554 bzw. 555 mit der linken bzw. rechten Ausgangsklemme 556 bzw. 557 verbunden sind und deren linkes und rechtes Steuergitter 558 und 559 über je einen Dämpfungswiderstand an der linken bzw. rechten Eingangsklemme 550 bzw. 560 liegen. Normalerweise hält die negative Vorspannung an der Klemme 306 c der Schaltstufe 302 c (Fig. 5, 13) außer der letzteren auch die linke Triode 552 des Sperrkreises 551 gesperrt. Wird jedoch die 800-Einheiten-Schaltstufe 302 c durch das positive Potential an ihrer Eingangsklemme 301 c und somit auch das zugehörige Spannungsteilerrelais 310 c eingeschaltet, so macht dieses positive Potential auch die linke Triode des Relaissperrkreises 551 leitend. Bleibt nun die 800-Einheiten-Schaltstufe 302 c samt Relais 310 c auch noch nach dem ersten Schritt des Meßvorganges eingeschaltet, so hält dementsprechend auch der leitende Zustand der linken Triode des Sperrkreises 551 während der folgenden Meßschritte an.

Xun ist die linke Ausgangsklemme 556 des Relaissperrkreises 551 nach Fig. 5 und 4 über eine Leitung 300 c mit der Aiisgangsklemme 292 c des 200-Einheiten-Speichertriggers 287 c verbunden. Diese Ausgangsklemme 292 c liefert bekanntlich während des ersten Teils des dritten Meßschrittes positives Potential über die Leitung 300 c an die Eingangsklemme 301c der 200-Einhei ten-Schaltstufe 302 c, wodurch diese eingeschaltet wird. In dem besprochenen

Falle einer fortbestehenden Erregung des 800-Einheiten-Relais 310c wird das positive Potential der Ausgangsklemme 292 c jedoch über die linke leitende Triode des Relaiskreises 551 zur Erde abgeleitet. Das derart erniedrigte Potential hält über Leitung 300 c die 200-Einheiten-Schaltstuf e 302 e während des ganzen Meßvorganges gesperrt, verhindert also die Erregung des 200-Einheiten-Spannungsteilerrelais 310 c.

Wenn also das 800-Einheiten-Relais 310 c ständig

ίο erregt bleibt, kann das 200-Einheiten-Relais 310 c überhaupt nicht mehr ansprechen, wodurch ein falscher Dezimalstellenwert größer als 9 verhindert wind;. Eine solche Sperrung des 200-Einheiten-Kanals sichert demnach die richtige Darstellung einer zu messenden Spannung in Form einer Dezimalzahl mit binär verschlüsselten Dezimalziffern, deren richtige kleinere Binärkomponenten während der anschließenden Meßschritte ermittelt werden.

Analog der Hunderter-Dezimalstelle wird auch in den anderen (Zehner- und Einer-) Dezimalstellen die Addition einer Binärziffer 2 zu einer bereits vorhandenen Binärziffer 8 verhindert mittels je eines weiteren Relaissperrkreises für den 20-Einheiten-Kanal und den 2-Einheiten-Kanal. Als Sperre für das 20-Einheiten-Relais 310i wirkt nach Fig. 5, 4 und 15 die rechte Triode des. Sperrkreises 551, als Sperre für das 2-Einheiten-Relais 310m die linke Triode des Relaissperrkreises 551'.

Für die Zehner-Dezimalstelle ist die rechte Eingangsklemme 560 des Relaissperrkreises 551 mit der Ausgangsklemme 306/ der 80-Einheiten-Schaltstufe 302g- und die rechte Ausgangsklemme 557 des Sperrkreises 551 über Leitung 300i' mit der Ausgangsklemme 292 i des 20-Einheiten-Speichertriggers 287 i und gleichzeitig über Leitung 300 i mit der Eingangsklemme 301 i der 20-Einlheiten-Schaltstüfe 302 i verbunden. Dadurch bleibt bei dauernd eingeschaltetem 80-Einheiten-Kanal auch die rechte Triode des Relaissperrkreises 551 eingeschaltet und erzeugt Sperrpotential für die 20-Einheiten-Schaltstufe 302 i, so daß auch das zugehörige Spannungsteilerrelais 310 i nicht ansprechen kann. Entsprechend sind nach Fig. 5 und 4 die linke Eingangsklemme 550' und die linke Ausgangsklemme 556' eines gleichartigen Relaissperrkreises 551' für die Einer-Dezimalstelle mit der Ausgangsklemme 306 k der 8-Einheiten-Schaltstufe 302 £ bzw. über Leitung 300 m' mit der Ausgangsklemme 292m des 2-EinheitenrSpeichertriggers 287m und gleichzeitig über Leitung 300 m mit der Eingangsklemme 301m der 2-Einheiten-Schaltstufe 302 m verbunden. Dadurch bleibt auch die 2-Einheiten-Schaltstufemit dem zugehörigen Spannungsteilerrelais 310 m während der folgenden Meßschritte gesperrt, wenn die vorher erfolgte Erregung des 80-Einheiten-Kanals weiter fortbesteht.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind natürlich auch andere Ausführungen derselben Erfindungsgedanken und -merkmale möglich. Beispielsweise kann der Spannungsbereich der hier beschriebenen dreistelligen Ausführung ohne weiteres um eine oder mehrere Dezimalstellen erweitert werden, von denen jede ebenfalls in binärer Form durch einen weiteren Einheitenkanal dargestellt ist, so daß auch Tausender-Dezimalziffern oder Dezimalziffern von noch höherer Ordnung dargestellt werden können. Außerdem kann die erfindungsgemäße Spannungsmeßanordnung verwendet werden, um andere interessierende Größen als Spannungen zu messen, unter der Voraussetzung, daß sich diese Größen durch entsprechende Umformung als

Claims

Eingangsspannung für diese Anordnung darstellen lassen. Wenn z. B. die Stromstärke die hauptsächlich interessierende Größe ist, kann der Stromwert dadurch bestimmt werden, daß der Strom durch einen "Normalwiderstand geleitet und der Spannungsabfall 5 an diesem Widerstand mittels der Anordnung gemessen wird. Als weiteres Beispiel kann das System die Veränderung des Widerstandsverhaltnisses zwischen zwei entgegengesetzt veränderlichen Widerstandselementen (z.B. Beanspruchungsmessern), die in Reihe liegen, dadurch bestimmen-, daß die Quellenspannung E an die Reihenschaltung der beiden Widerstandselemente gelegt und dann mit der Anordnung der Spannungsabfall an einem der beiden Widerstandselemente gemessen wird. In diesem Falle braucht die Quellenspannung E nicht genau reguliert zu sein, da die interessierende Größe das Widerstandsverhältnis ist und sich aus dem Verhältnis des gemessenen Spannungsabfalls zur Quellenspannung ergibt. Jede Veränderung der Quellenspannung E wirkt sich in diesem Fall proportional sowohl auf den zu messenden Spannungabfall als auch auf die Vergleichsspannung aus, so daß sie den Wert des Spannungsund somit Widerstandsverhältmsses nicht beeinflußt. Da fast jede physikalische Größe (z. B. mechanische Beanspruchung, Temperatur, Druck, Verschiebungswinkel, Geschwindigkeit, Beschleunigung usw.) durch entsprechende Umformungsmittel in einen entsprechenden Wert von elektrischer Spannung oder Strom oder Widerstand umgewandelt werden kann und da diese letztgenannten Größen mit der erfindungsgemäßen Anordnung gemessen werden können, ist ihre Anwendung zur numerischen Bestimmung auch vieler veränderlicher physikalischer Größen möglich. Patentansprüche:

1. Anordnung zu automatischen Umformung veränderlicher Größen in Zahlenwerte durch aufeinanderfolgenden Vergleich der veränderlichen Größe mit gestaffelten bekannten Werten, dadurch gekennzeichnet, daß laufend einer der veränderlichen unbekannten Größe entsprechenden Gleichspannung (E_x) nach der Kompensationismethode nacheinander mittels eines Spannungsteiler-Netzwerkes (25) gestaffelte Gleichspannungen! (E₀) entgegengeschaltet und aus den Differenz-Gleichspannungen mittels eines Modulators (20) Wechselspannungen mit vom Vorzeichen der Differenzspannung abhängiger Phase erzeugt werden, die über einen Phasendemodulator (22) die Spannungsteilereinstellung steuern.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (20) aus einem durch eine konstante Wechselspannung periodisch veränderlichen Widerstand (30), z.B. einem piezoelektrisch gesteuerten Kohlewiderstand, besteht.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurchgekennzeichnet, daß der Phasendemodulator

(22) den Zeitwert der (mittels Verstärker 21) verstärkten phasenmodulierten Wechselspannung mittels eines Amplitudenbegrenzers (46 bis 49) beschränkt und, z. B. mittels zweier Diodenbrückenschaltungeni (55 bis 65 bzw. 55 bis 65'), mit dem der konstanten Wechselspannung vergleicht sowie abhängig vom Ergebnis des Phasenvergleichs die Fortschalteinrichtung (24) des Spannungsteilernetzwerkes, (25) steuert.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenzeichnet, daß der Spannungsteiler (25) aus einem Netzwerk aus Reihen- (R) und Parallel-(2R) Widerständen mit mehreren. Speisepunkten (314) besteht, mit denen eine gemeinsame Spanniungsquelle (E) mittels Schalteinrichtungen (Relais 310c bis 310 m.) wahlweise nacheinander oder gleichzeitig so verbunden wird, daß jedem Speisepunkt eine bestimmte, unabhängig überlagerbare Teilspannung am gemeinsamen Spannungsteilerausgang (Klemmen 527, 528) entspricht.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsteiler-Netzwerk (25) aus mehreren unabhängigen Teilen (500, 501, 502) besteht, die je mehrere in bestimmtem (vorzugsweise binärem) Verhältnis (8:4:2:1) gestufte, überlagerbare Ausgangisspannungen liefern können, und die durch ein Dämpfungsnetzwerk (503) verbunden sind, das die einzelnen Gruppen von Spannungswerten in bestimmtem (vorzugsweise dezimalem) Verhältnis (1 : IO¹:100) zueinander schwächt.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (310c bis 310n) des Spannungsteilers (25) nacheinander Vergleichsteilspannungen mit abnehmender Größe und abnehmendem Abstand erzeugen und daß bei jedem Vergleichsschritt eine die zu messende Spannung übersteigende resultierende Vergleichsspannung eine Spannungsdifferenz erzeugt, welche die Abschaltung der jeweils letzten Schalteinrichtung und somit der letzten Vergleichsteilspannung veranlaßt, während bei einer jeweils resultierenden Vergleichsspannung kleiner als die zu messende Spannung die jeweils letzte Schalteinrichtung und die letzte Teilspannung bis zum Ende der Messung wirksam bleiben.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn jeder Messung die Differenz der zu messenden Spannung und der Vergleichsspannung Null abhängig vom Vorzeichen der zu messenden Spannung über den Phasendemodulator (22) eine weitere Schalteinrichtung (310 b) beeinflußt, die die Polung bzw. Phase der Speisespannungen für den Spannungsteiler (25) und den Phasendemodulator (22) dem Vorzeichen, der zu messsenden Spannung automatisch anpaßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 652 977.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen