Verfahren zum Anzeigen und Aufzeichnen von sehr kleinen Gleichspannungen
oder Gleichströmen, insbesondere für Alarm- oder Regelungszwecke Bei technischen
und wissenschaftlichen Arbeiten besteht vielfach das Bedürfnis, durch selbsttätig
anzeigende oder aufzeichnende Apparate physikalische oder chemische Vorgänge dadurch
zu verfolgen oder zu überwachen, daß man damit verbundene elektrische Wirkungen,
z. B. kleine thermoelektrische Spannungsdifferenzen, beobachtet. Sind letztere groß
genug, z. B. in der Größenordnung von einigen Mikro-oder Millivolt, so kann man
die gangbaren Galvanometer mit oder ohne Registrierung benutzen; weisen sie jedoch
eine kleinere Größenordnung auf, wie dies z. B. bei Strahlungs-und Ionisationsmessungen
vorkommt, so versagen diese bekannten Hilfsmittel, insbesondere in solchen Fällen,
wo die Instrumente äußeren elektrischen Störungen ausgesetzt sind, wie dies z. B.
in chemischen und elektrischen Betrieben der Fall ist. Während es nun gelingt, sehr
kleine Gleichströme an hohen Widerständen bzw. die entsprechenden Spannungen mittels
Elektronenröhren direkt zu verstärken, versagt dieses Hilfsmittel vollkommen für
die obengenannten Fälle, wo es sich um kleine Spannungen an kleinen Widerständen
handelt.Process for displaying and recording very small DC voltages
or direct currents, especially for alarm or control purposes
and scientific work, there is often a need to work independently
indicating or recording apparatus physical or chemical processes thereby
to keep track of or to monitor that any associated electrical effects,
z. B. small thermoelectric voltage differences observed. The latter are great
enough, e.g. B. on the order of a few micro- or millivolts, so one can
use the available galvanometers with or without registration; however, point them
a smaller order of magnitude, as z. B. in radiation and ionization measurements
occurs, these known aids fail, especially in those cases
where the instruments are exposed to external electrical disturbances, e.g. B.
is the case in chemical and electrical plants. While it now works very well
small direct currents at high resistances or the corresponding voltages by means of
To amplify electron tubes directly, this tool fails completely for
the above cases where there are small voltages across small resistors
acts.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Anzeigen und Aufzeichnen
von sehr kleinen Gleichspannungen oder Gleichströmen, insbesondere für Alarm- oder
Regelungszwecke, be dem erfindungsgemäß der zu messenden Gleichspannung eine konstante
Wechselspannung von vorzugsweise gleichbleibender Frequenz und einem Effektivwert
von mindestens dem Höchstwert der zu messenden Gleichspannung kapazitiv oder induktiv
überlagert, die resultierende Wechselspannung mit einer oder mehreren Verstärkerröhren
verstärkt, mittels einer Gleichrichterröhre (Audion) oder eines Detektors gleichgerichtet,
gegebenenfalls in einem Endverstärker nochmals verstärkt und der Strom im Anodenkreis
der Gleichrichterröhre bzw, des Endverstärkers mit einem Meßinstrument, das in Einheiten
der zu ermittelnden Größe, z. B. Temperatur, Spannung oder Stromstärke, geeicht
ist, gemessen oder aufgezeichnet wird.The invention now relates to a method for displaying and recording
of very small DC voltages or DC currents, especially for alarm or
Control purposes in which, according to the invention, the direct voltage to be measured is a constant
AC voltage of preferably constant frequency and an effective value
of at least the maximum value of the DC voltage to be measured, capacitive or inductive
superimposed on the resulting alternating voltage with one or more amplifier tubes
amplified, rectified by means of a rectifier tube (Audion) or a detector,
if necessary, amplified again in a power amplifier and the current in the anode circuit
the rectifier tube or the power amplifier with a measuring instrument, which is in units
the size to be determined, e.g. B. temperature, voltage or current, calibrated
is measured or recorded.
Abb. z der Zeichnung zeigt die Überlagerung einer kleinen Gleichspannung
E und der maximalen Gleichspannung Emax mit einer festen Wechselspannung E und die
dadurch erzielten Anodenströme J bzw. Jm, an der Gleichrichterröhre graphisch dargestellt.
Zwecks Erzielung eines möglichst großen Meßbereichs ist es erforderlich, die Röhre
so zu steuern und auch die Gitterspannung (-V) so zu wählen, daß beim Nullwert der
zu verstärkenden Gleichspannung kein oder nahezu kein Anodenstrom
fließt
und daß dieser 1"Tullwert und der Höchstwert E.na. . innerhalb -des steilen Teiles
der Röhrenkennlinie K liegen.Fig. Z of the drawing shows the superposition of a small DC voltage
E and the maximum direct voltage Emax with a fixed alternating voltage E and the
the anode currents J and Jm achieved as a result, shown graphically on the rectifier tube.
In order to achieve the largest possible measuring range, it is necessary to use the tube
so to control and also to choose the grid voltage (-V) so that the zero value of the
DC voltage to be amplified no or almost no anode current
flows
and that this 1 "Tull value and the maximum value E.na.. within the steep part
the tube characteristic curve K.
Abb. 2 zeigt in einem Schaltbild ein Ausführungsbeispiel. Die aus
einem normalen Wechselstromnetz über den Transformator i und den Spannungsteiler2
entnommene Wechselspannung wird über den Schutzwiderstand 3 und den Blockkondensator
q. der in der zu überwachenden Thermosäule 5 erzeugten und zu messenden Gleichspannung
E überlagert, wobei gegebenenfalls hinter die Thermosäule noch ein Widerstand geschaltet
werden kann. Die resultierende Wechselspannung wird in den drei Verstärkerröhren
6,a bis 6, verstärkt, mittels der Transformatoren 8" bis 8, transformiert und in
der Gleichrichterröhre 6d gleichgerichtet, wobei an dem Spannungsteiler g eine geeignete
Gitterspannung eingestellt wird. 7" bis 7_d sind die Heizwiderstände, =o das aufzeichnende
Milliamperemeter, i= ein zweckmäßig noch anzubringendes Kontrolhnilliamperemeter
für den gesamten Anodenstrom, 12 und 13 die Heiz-und Anodenbatterie: Man kann die
Gleichrichtung statt vom Nullpunkt des Anodenstromes (Abb. i) auch vom Sättigungswert
aus unter Zuhilfenahme einer positiven Gitterspannung bewirken. Für dieVerstärkungkönnen
auch beliebige andere Schaltungen, insbesondere auch solche mit Endverstärkung,
benutzt werden. Die zu überlagernde Wechselspannung kann aus einem vorhandenen Netz
auch in anderer Weise, z. B. nur mittels Spannungsteilers, oder aus beliebigen anderen
Spannungsquellen entnommen oder auch in der Verstärkeranordnung selbst mit beliebiger
Frequenz, z. B. Hochfrequenz, -in der üblichen Weise erzeugt werden. Bei Entnahme
der hochfrequenten Wechselspannung aus der Verstärkeranordnung werden etwa auftretende
Störungen durch fremde Wechselfelder vermieden.Fig. 2 shows an exemplary embodiment in a circuit diagram. From
a normal alternating current network via the transformer i and the voltage divider2
AC voltage is drawn across the protective resistor 3 and the blocking capacitor
q. the DC voltage generated and measured in the thermopile 5 to be monitored
E superimposed, with a resistor possibly connected behind the thermopile
can be. The resulting alternating voltage is in the three amplifier tubes
6, a to 6, amplified by means of the transformers 8 ″ to 8, transformed and in
of the rectifier tube 6d rectified, with a suitable
Grid tension is adjusted. 7 "to 7_d are the heating resistors, = o the recording one
Milliammeter, i = a control milliammeter that is expedient to be attached
for the entire anode current, 12 and 13 the heating and anode battery: you can use the
Rectification instead of the zero point of the anode current (Fig. I) also from the saturation value
cause off with the aid of a positive grid voltage. For the reinforcement you can
also any other circuits, especially those with power amplification,
to be used. The alternating voltage to be superimposed can be taken from an existing network
also in other ways, e.g. B. only by means of a voltage divider, or from any other
Taken from voltage sources or in the amplifier arrangement itself with any
Frequency, e.g. B. high frequency, can be generated in the usual way. Upon removal
the high-frequency alternating voltage from the amplifier arrangement are approximately occurring
Interference from external alternating fields avoided.
Sinngemäß lassen sich auch statt sehr kleiner Spannungen sehr kleine
Ströme anzeigen oder aufzeichnen, indem man durch den zu messenden Gleichstrom an
einem festen Widerstand ein Potentialgefälle erzeugt und dann diese Gleichspannung
nach dem beschriebenen Verfahren mit einem Wechselstrom überlagert; verstärkt und
gleichrichtet.Analogously, instead of very small voltages, very small voltages can also be used
View or record currents by going through the direct current to be measured
a fixed resistance creates a potential gradient and then this DC voltage
superimposed with an alternating current according to the method described; reinforced and
rectifies.