-
Schaltung für gasgefüllte elektrische Entladungsrelais Die cörliegende
Erfindung betrifft ein gasgefülltes elektrischesEntladungsrelais,welches durch außerordentlich
schwacheStröme ausgelöst werden kann. Es wird dabei von der bekannten Erscheinung
Gebrauch gemacht, daß man eine Entladung zwischen zwei Elektroden, welche gegeneinander
vorgespannt sind, durch Ionisation des Gasraumes einleiten kann. Es ist dies bereits
unter Benutzung einer Hilfselektrode versucht worden, welche mit der Kathode der
Entladungsstrecke über einen Transformator verbunden war, mit dessen Hilfe eine
Zündentladung auf induktivem Wege herbeigeführt wurde. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß bei einer derartigen Schaltung der Hilfselektrode zur Einleitung der Entladung
hohe Spannungsamplituden und verhältnismäßig große Zündstromstärken erforderlich
sind.
-
Durch die erfindungsgemäße- Schaltung wird erreicht, daß zur Einleitung
einer Entladung zwischen den Hauptelektroden eines solchen Relais unter Benutzung
einer Hilfselektrode nur sehr geringe Energiemengen erforderlich sind. Nach der
Erfindung wird die Schaltung der Relaisröhre derart gewählt, daß die Zündelektrode
im Ruhezustand gegen diejenige Hauptelektrode eine Vorspannung aufweist, gegen welche
im Betrielbe die Zündung erfolgt. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß bei vorgespannter
Hilfselektrode die zur Einleitung der Zündentladung erforderliche Spannungsveränderung
geringer ist als bei der bisher üblichen unmittelbaren Verbindung derselben mit
der Hauptelektrode, gegen welche die Zündung erfolgen soll. Neben einer solchen
Verringerung der für das Ansprechen erforderlichen Aufprägspannung wird durch die
erfindungsgemäße Schaltungsweise jedoch noch erreicht, daß zur Betätigung des Relais
ganz bedeutend geringere Stromstärken ausreichen. Eine Erklärung hierfür findet
man darin, daß bei vorgespannter Zündelektrode in der Einstellung der Spannung zwischen
den Hauptelektroden bis zu. außerordentlich kritischen Werten gegangen werden kann,
so daß dann sogar Ströme von der Größenordnung derjenigen in einem Bronson ausreichen,
um das Relais zu betätigen. Gibt man der Zündelektrode keine Vorspannung, sondern
verbindet sie - wie in den oben angeführten, bereits bekannten Schaltungen ähnlicher
Relais - unmittelbar mit der Kathode, so erweist sich eine so hochempfindliche Einstellung
der Betriebsspannung als unmöglich, da bereits vor Erreichung des empfindlichen
Spannungsgebietes eine Entladung zwischen Anode und Zündelektrode auftritt.
-
Die Zeichnungen enthalten Schaltungsbeispiele, aus denen hervorgeht,
wie die erfindungsgemäße Spannung der Zündelektrode im Ruhezustande herbeigeführt
werden kann. In Abb. i ist i die Entladungsröhre mit den Hauptelektroden 2 und 3
und der Hilfselektrode q.. Die Spannung an den Hauptelektroden 2 und 3 kann mit
Hilfe des Potentiometers 6 eingestellt werden, und zwar wächst die Empfindlichkeit
der Relaisanordnung offenbar mit der Spannung zwischen
den Hauptelektroden
2 und 3. Im Ruhezustand ist der Schalter 7 offen, d. h. die Hilfselektrode 4. bleibt
bezüglich ihres Potentials sich selbst überlassen. Diese Freilassung der Hilfselektrode
ist ein Weg, um nach der Erfindung die gewollte Vorspannung herbeizuführen. Bekanntlich
fließt durch die Entladungsstrecke 2, 3 schon vor Eintritt der normalen Glimmentladung
eine kaum meßbare schwache Vorentladung, die man als Townsend-Entladung bezeichnet.
Diese Vorentladung führt dazu, daß sich die Hilfselektrode nach Art einer Sonde
auf ein ge--,visses Potential einstellt, welches selbstverständlich wesentlich von
dem der Hauptelektroden abweicht, so daß die erfindungsgemäße Vorspannung eintritt.
Ebenso erhält die Zündelektrode .4 nach vorangegangener Entladung zwischen den Hauptelektroden
im Augenblick des öffnens von Schalter 7 eine Vorspannung, deren Wert durch die
Potentialverteilung im Entladungsweg bestimmt wird. Man sieht also, daß sich bei:
offen gelassener Zündelektrode, gleichgültig, ob eine Entladung vorangegangen ist
oder nicht, stets eine Vorspannung einstellt und eine erfindungsgemäße hochempfindliche
Einregulierung der Hauptelektrodenspannung möglich wird, Die Betätigung des Relais
erfolgt in der Schaltung Abb-. i durch Schließen des Schalters 7. Hierbei fließt
der ZündelektrOde 4 über den hohen Widerstand 8 Strom zu, und es verschiebt sich
deren Potential nach höheren Spannungsdifferenzen gegenüber der Hauptelektrode,
gegen welche die Zündung erfolgt (2), bis die Entladung zwischen den Elektroden
2 und 3 einsetzt. Der Widerstand 8 kann sehr groß sein; trotzdem reicht die der
Zündelektrode zugeführte Stromstärke aus, um das Relais zu be-
tätigen. Im
übrigen sorgt der Widerstand 8 dafür, daß die Stromstärke im Zündkreis stets klein
im Verhältnis zu derjenigen im Hauptentladungskreis 2, 3 bleibt.
-
Da eine beliebige Betätigung des Relais nur möglich ist, wenn es nach
jeder Auslösung wieder in empfangsbereiten Zustand versetzt wird, d. h. wenn die
Entladung zwischen den Hauptelektroden 2 und 3 wieder zum Aussetzen kommt, wird
nach der Erfindung an die Hauptelektroden 2 und 3 eine Wechselspannung bzw. eine
unterbrochene Gleichspannung gelegt. In der einfachsten Form geschieht letzteres
durch Einschalten eines Stromunterbrechers in die Zuleitung zu einer der Hauptelektroden.
Solange der Hilfselektrode Strom zufließt, setzt nach erfolgter Unterbrechung die
Entladung offenbar stets von neuem ein, und es fließt im Stromkrens der Hauptelektroden
ein ein pulsierender Gleichstrom, der zu beliebigen Auslösungen verwendet werden
kann. Sinkt das Potential der Hilfselektrode q. so weit, daß es die Entladung zwischen
den Hauptelektroden z und 3 nicht mehr einzuleiten vermag, so tritt nach erfolgter
Unterbrechung keine neue Zündung mehr ein, und die Entladungsstrecke i ist wieder
praktisch strofnlos.
-
Abb. 2 zeigt das Entladungsrelais in einer Schaltung, bei der es selbst
als Unterbrecher wirkt. Der Entladungsstrecke i ist ein Widerstand g vorgeschaltet,
dessen Größe so bemessen ist, daß der Spannungsabfall an der Gasstrecke bei Entladung
unter die Löschspannung sinkt. Auf diese Weise unterbricht sich der Stromdurchgang*
von selbst. Liegt parallel zu der Entladungsstrecke i eine Kapazität io, so wirkt
das von dem Widerstand g, der Gasentladungsstrecke i und der Kapazität io gebildete
Aggregat in bekannter Weise als Glimmgenerator.
-
Während bei den oben angegebenen Schaltungsbeispielen die ausgelöste
Stromstärke im wesentlichen unabhängig von der auslösenden Stromstärke ist, kann
nach der Erfindung eine Abhängigkeit zwischen beiden erzielt werden. Abb.3 gibt
eine derartige Schaltung, die beispielsweise zur Beobachtung der durch einen Bronson
fließenden Stromstärke diene. Es bedeutet i i eine Spannungsquelle, 12 einen Bronson
und 13 einen Kondensator in erfindungsgemäßer Schaltung. Die Aufladung der Hilfselektrode
q. wird durch die Aufladung des Kondensators 13 verzögert, so daß die Häufigkeit,
mit welcher die Hilfselektrode die zur Zündung erforderliche Grenzspannung erreicht,
bei festem Kondensator 13 von der Stromstärke, welche durch den Bronson 12 fließt,
abhängt. Mit der Häufigkeit der durch das Relais fließenden Gleichstromstöße wächst
die mittlere Stromstärke, die ein integrierendes Instrument anzeigt, d. h. ein Zählwerk
oder ein, träges Galvanometer, welches die periodischen Schwankungen überbrückt.
Es ist offenbar, daß dieser Vorgang nur möglich ist, wenn jedesmal zum Eintritt
der Zündung die Hauptelektroden wieder eine genügend höhe Spannung erreicht haben.
Infolgedessen muß die Unterbrechungsfrequenz des Hauptelektrodenkreises höher als
die höchste vorkommende Zündungsfrequenz sein.
-
Die extrem hohe Empfindlichkeit der beschriebenen Relaisschaltung,
welche selbst Bronsonströme zur Steuerung mechanischer Vorgänge brauchbar macht,
ist wiederum dadurch bedingt, daß man leicht eine sehr kritische Einstellung der
Spannung zwischen den Hauptelektroden 2 und 3 erreichen kann, da die Zündelektrode
q. keine galvanische Verbindung mit der Hauptelektrode 2 aufweist
und
sich infolgedessen im Ruhezustand auf ein Potential einstellt, welches der Spannungsverteilung
im Innern der Relaisröhre entspricht.
-
Bei Abb. ,4 erfolgt die erfindungsgemäße Erteilung einer Vorspannung
für die Hilfselektrode durch zwangsläufige Definierung ihres Ruhepotentials. Die
Hilfselektrode q. ist über die Spule 14 unmittelbar mit dem Potentiometer 6 verbunden,
so daß sie im Ruhezustand gegenüber derjenigen.Elektrode, gegen welche die Zündung
erfolgt (d. h. gegen die Elektrode 2), eine erhebliche Vorspannung aufweist. Bei
der vorliegenden, schematisch gezeichneten Elektrodenanordnung kann diese in gleicher
Höhe wie die Ruhespannung der Anode 3 angenommen werden. Unter Benutzung des Widerstandes
9 und des Kondensators io ist die Röhre i wiederum in eine Selbstunterbrecherschaltung
gelegt. Wirken über die Kopplung zwischen den Spulen 14 und 15 Wechselströme auf
den aus Selbstinduktion 14 und Kondensator 17 gebildeten Schwingungskreis ein, so
genügt eine verhältnismäßig kleine Schwingungsamplitude, um das Potential der Hilfselektrode.
derart zu erhöhen, daß eine Zündung erfolgt. Das Relais wirkt in einer derartigen
Schaltung also gewissermaßen wie ein Kohärer.