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Vorrichtung zur genauen Feststellung der Überschreitung eines Schwellwertes
bei sehr schwachen,'insbesonderephotoelektrischen Strömen In Patent 523 Sog
ist eine Anordnung beschrieben, welche zum Nachweis der Überschreitung eines Schwellwertes
bei sehr schwachen, insbesondere photoelektrischen Strömen dient. Bei dieser Anordnung
wird von einer Elektronenröhre Gebrauch gemacht, deren Gitter von irgendeinem Taktgeberorgan
in bestimmten Zeitabständen negativ aufgeladen und in der Zwischenzeit von den zu
prüfenden Strömen wieder entladen wird. Liegen die zu prüfenden Ströme hierbei unterhalb
eines gewissen, durch die Gitterkapazität und die Höhe der Gitteraufladung gegebenen
Schwellwertes, so vermag das Gitterpotential in der Zwischenzeit zwischen zwei Aufladungsimpulsen
sein Nullpotential nicht zu erreichen und die Meßröhre bleibt dauernd gedrosselt.
Überschreiten die zu prüfenden Ströme hingegen den genannten Schwellwert, so kommt
es zu einer Entblockierung der Meßröhre, und das in ihrem Anodenkreis liegende Relais
spricht an. Bleiben die zu prüfenden Ströme längere Zeit oberhalb des genannten
Schwellwertes, so wiederholt sich dieser Vorgang periodisch und das Relais bleibt
bei entsprechender Rücklaufverzögerung so lange in Schaltstellung, bis die zu prüfenden
Ströme wieder unter den vorgegebenen Schwellwert herabsinken. Es liegt in der Natur
derartiger Anordnungen, daß die Zeitspanne, innerhalb welcher die Meßröhre jeweils
zwischen Entblockierung und Neublockierung einen Anodenstrom führt, um so kürzer
wird, um einen je kleineren Betrag die zu prüfenden Ströme den kritischen Schwellwert
in ihrer Stärke überschreiten. Hiermit ist der Nachteil verbunden, daB das mechanische
Relais im Anodenkreis der Meßröhre infolge seiner Trägheit erst dann zu betriebssicherem
Ansprechen kommt, wenn die zu prüfenden Ströme den vorgegebenen Schwellwert bereits
wesentlich überschreiten, d. h. also, wenn die Entblockierung der Röhre schon verhältnismäßig
lange vor dem Zeitpunkt der Neublockierung eintritt.
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Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil. Nach der Erfindung wird durch
das Einsetzen des Anodenstromes in der MeBröhre das Eintreten der nächsten negativen
Aufladung ihres Gitters vorübergehend verzögert bzw. unmöglich gemacht. Dies kann
dadurch erzielt werden, daB der Anodenstrom der MeBröhre auf den Taktgeber zurückwirkt
und dessen Ansprechen vorübergehend verzögert bzw. zum Aussetzen bringt. Infolgedessen
gewinnt dann das von der MeBröhre gesteuerte mechanische Relais genügend Zeit zu
betriebssicherem Ansprechen.
Die Vorteile der Erfindung kommen am
stärksten zum Ausdruck, wenn man als Taktgeber an Stelle eines Uhrwerkes o. dgl.
eine der bekannten, rein elektrisch arbeitenden Taktgeber (Pulsierschaltungen) anwendet.
In diesem Falle gelingt es leicht, eine trägheitslose Rückwirkung der gekennzeichneten
Art dadurch zu erzielen, daß man die Meßröhre mit einem vornehmlich Ohmschen Widerstand
in Reihe legt und den beim Einsetzen des Anodenstromes an diesem Widerstand auftretenden
Spannungsabfall zur Verschiebung des Betriebszustandes der Taktgeberanordnung benutzt.
Es lassen sich dann bereits minimale Schwellwertüberschreitungen betriebssicher
erfassen. Gleichzeitig vermag man wesentlich gesteigerte Arbeitsgeschwindigkeiten
zu erreichen.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand von zwei Abbildungen des näheren
erläutert. Am Gitter der Elektronenröhre i (Meßröhre) liegt die Photozelle 2, deren
Ströme überwacht werden sollen. Als Taktgeber dient die Röhre 3, in deren Anodenkreis
der Transformator 4 liegt. Die rechte Sekundärwicklung des Transformators 4 überträgt
bei einsetzendem Anodenstrom über den Kondensator 5 einen Impuls auf das Gitter
der Taktgeberröhre 3 selbst. Durch diesen Impuls lädt sich das genannte Gitter in
bekannter Weise auf Grund ähnlicher Erscheinungen, wie sie beim sogenannten Audioneffekt
vorliegen, negativ auf. Die Taktgeberröhre 3 drosselt sich also selbst und bleibt
dann gedrosselt, bis ihre negative Gitteraufladung über den Widerstand 6 wieder
abgeflossen ist. Hierüber vergeht eine gewisse, genau definierte Zeit, nach deren
Ablauf die Taktgeberröhre 3 wieder Strom zu führen beginnt, um dann durch die Rückwirkung
dieses Stromes über Transformator 4 und Kondensator 5 das eigene Gitter erneut negativ
aufzuladen und sich selbst wiederum zu drosseln, je Arequenz, mit der sich dieser
Vorgang D*
gleichmäßig wiederholt, kann durch geeignete Bemessung von Kondensator
5 und Ableitungswiderstand6 zwischen etwa iooo und io-9 Herz eingestellt werden.
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Ebenso, wie die Taktgeberröhre 3 in bestimmten Zeitabständen ihr eigenes
Gitter periodisch negativ auflädt, erzeugt sie über die linke Sekundärwicklung des
Transformators 4 und den Kondensator 7 jeweils im gleichen Zeitpunkt eine negative
Aufladung des Gitters der Meßröhre i. Diese kann dann in der Zwischenzeit über die
Photozelle 2 abfließen. Ist der Photostrom in der Zelle 2 schwach, so vermag er
es nicht, die negative Aufladung des Gitters der Meßröhre x fortzuschaffen, ehe
der nächste Drosselimpuls von der Taktgeberröhre 3 aus erfolgt, und die Meßröhre
i bleibt infolgedessen dauernd gedrosselt. Überschreitet der Photostrom der Zelle
2 jedoch den vorgegebenen Schwellwert, so setzt der Anodenstrom in der Röhre i bereits
ein, bevor es zum nächsten Drosselimpuls seitens der Taktgeberröhre 3 kommt.
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Nach der Erfindung soll nun das Einsetzen des Anodenstromes in der
Meßröhre i das Eintreten der nächsten negativen Aufladung ihres Gitters vorübergehend
verzögern bzw. verhindern. In der vorliegenden Schaltung wird dies mit Hilfe des
Widerstandes 8 erreicht, der im Anodenkreis der Meßröhre i liegt und auf den Taktgeber
zurückwirkt. Sobald die Meßröhre i Strom zu führen beginnt, sinkt das Potential
des Punktes 9 wegen des am Widerstande 8 auftretenden Spannungsabfalles. Mit dem
Punkt 9 ist über die rechte Sekundärwicklung des Transformators 4 der Kondensator
5 verbunden. Durch Influenz wird also mit dem Potential des Punktes 9 auch das Potential
des Gitters der Taktgeberröhre 3 negativer. Die Folge davon ist, daß das Gitter
der Taktgeberröhre 3 längere Zeit zur Erreichung des Heizfadenpotentiales braucht
und der nächste Drosselimpuls verzögert wird, so daß das im Anodenkreis der Röhre
i liegende Relais io Zeit zu sicherem Ansprechen gewinnt.
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Das Relais io und der Widerstand 8 werden zweckmäßig durch den Kondensator
xi überbrückt. Dieser Kondensator dient einerseits dazu, den Induktionsstoß der
rechten Sekundärwicklung des Transformators 4 aufzunehmen. Vor allem aber hat er
die Aufgabe, den während des Drosselimpulses in der Meßröhre i auftretenden Anodenstromstoß
vom Relais io fernzuhalten. Erzeugt man nämlich die negative Gitteraufladung der
Meßröhre i in der beschriebenen Weise durch einen kapazitiv über den Kondensator
7 übertragenen Impuls, der das Gitter zunächst positiv macht und zur Aufnahme von
Elektronen aus dem Entladungsstrom im Innern der Meßröhre zwingt, so fließt während
dieses Drosselimpulses kurzzeitig ein kräftiger Anodenstromstoß durch die Meßröhre
i und könnte das Relais io zum Ansprechen bringen. Dies verhindert der Kondensator
i=. Das Relais io kann beliebige Schaltvorgänge betätigen.
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Eine Ausführungsform mit einem andersartigen Taktgeber zeigt Abb.2.
Als Taktgeber dient dabei ein sogenannter Glimmgenerator. Die Glimmstrecke 12 liegt
in Reihe mit dem Widerstand 13, dem der Kondensator 14 parallel geschaltet ist.
Eine derartige Schaltung ergibt bekanntlich bei geeigneter Bemessung ihrer Teile
periodische Glimmstromstöße. Die Frequenz der Stromstöße wächst mit steigender Betriebsspannung
und sinkt mit steigender Größe des Widerstandes 13 und des Kondensators 14. Die
periodischen
Entladungen werden unter Benutzung des Transformators
15 über den Kondensator 16 auf das Gitter der Meßröhre i übertragen. Die Meßröhre
i ist analog Abb. i mit einer Photozelle 2 verbunden. Eine Rückwirkung der Meßröhre
i auf den Glimmgenerator findet beim Einsetzen ihres Anodenstromes mit Hilfe des
in ihrem Anodenkreis liegenden Widerstandes 8 statt. Mit einsetzendem Anodenstrom
sinkt das Potential des Punktes g und verschiebt die Aufladung des Kondensators
i6 derart nach negativen Werten hin, daß das Zünden der nächsten Partialentladung
in der Glimmröhre 12 verzögert bzw. überhaupt unmöglich gemacht wird und das Relais
io Zeit zu sicherem Ansprechen gewinnt. Ein Kondensator ii ist analog Abb. i vorgesehen
und wirksam.
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Benutzt man als Taktgeber ein mechanisches Laufwerk, so kann die erfindungsgemäße
Rückwirkung sowohl elektrisch (Wirbelstrombremse) als auch mechanisch - etwa unter
Benutzung eines Bremsrelais - erfolgen, ohne daß hierdurch der Erfolg geändert wird.
Ferner ist sowohl in der Schaltung Abb. i als auch in der Schaltung Abb.2 eine Vertauschung
des frequenzbestimmenden Widerstandes 6 bzw. 13 mit der Photozelle 2 möglich. Die
Arbeitsweise der gesamten Anordnung bleibt hierbei im Prinzip die gleiche, da ja
jede feste oder veränderliche Leitfähigkeit durch eine konstant oder veränderlich
beleuchtete Photozelle ersetzt werden kann.