DE560600C

DE560600C - Tube voltmeter with alternating current connection for measuring static, stationary and slowly changing potential differences over time

Info

Publication number: DE560600C
Application number: DEW85217D
Authority: DE
Inventors: Dr Willy Kordatzki; Dr Peter Wulff
Original assignee: PETER WULFF DR
Current assignee: PETER WULFF DR
Priority date: 1931-03-01
Filing date: 1931-03-01
Publication date: 1932-10-06

Description

Röhrenvoltmeter mit Wechselstromanschluß zur Messung von statischen, stationären und zeitlich langsam veränderlichen Potentialdifferenzen Die Benutzung der Elektronenröhre als elektrostatisches Voltmeter zur Messung von unbekannten Potentialen, die ans Steuergitter gelegt werden, erfolgte bei allen sonstigen Abweichungen untereinander, welche die bekannt gewordenen Schaltungen aufweisen, bisher immer dadurch, daß man zur Lieferung des Anodenstromes eine sehr konstante Gleichspannung benutzte.Tube voltmeter with AC connection for measuring static, stationary and temporally slowly changing potential differences The use the electron tube as an electrostatic voltmeter for measuring unknowns Potentials that are applied to the control grid were made for all other deviations with each other, which have the circuits that have become known, so far always in that a very constant DC voltage is used to supply the anode current used.

Man hat nun gefunden, daß man bei Verwendung von zwei Elektronenröhren R1 und R, die nach Fig. i in an sich bekannter Weise so zueinander parallel geschaltet sind; daß jeweils Anode der einen mit Kathode (Heizfaden) der andern leitend verbunden werden, diese als Röhrenvoltmeter für konstantbleibende oder zeitlich nur langsam ver. änderliche unbekannte Potentiale gerade mit Wechselstrom im Anodenkreis betreiben kann.It has now been found that when using two electron tubes R1 and R, which are connected in parallel to one another in a manner known per se according to FIG are; that the anode of one is conductively connected to the cathode (filament) of the other these as tube voltmeters for constant or temporally only slowly Operate variable unknown potentials with alternating current in the anode circuit can.

Wegen der Gleichrichterwirkung der beiden Röhren fließt bei oben angegebener Schaltung jeweils die eine Halbwelle durch die eine, die andere Halbwelle durch die andere Röhre. Bei gleicher Charakteristik beider Röhren bewirken gleiche Spannungen an den beiden Steuergittern der Röhren, daß die durch beide Röhren fließende effektive Anodenstromstärke gleich ist.Because of the rectifying effect of the two tubes flows at the above Circuit in each case one half-wave through one, the other half-wave through the other tube. If both tubes have the same characteristics, the same voltages result at the two control grids of the tubes that the effective flowing through both tubes Anode amperage is the same.

Schaltet man also in den Wechselstromkreis außer diesen beiden zueinander parallel geschalteten Röhren noch ein Strommeßinstrument mit geeigneter, durch einen Shunt regulierbarer Empfindlichkeit, welches nur auf Gleichstrom anspricht (z. B. Drehspulengalvanometer), so wird dieses den Ausschlag Null haben, weil sich ja beide Halbwellen des Wechselstromes in ihrer Wirkung aufheben. Dabei ist natürlich vorausgesetzt, daß die Schwingungsdauer dieses Strommeßinstrumentes als auch die Eigenschwingungsdauer seiner beweglichen Teile groß ist gegen die Periodenzahl des Wechselstromes, so daß sich ein hindurchgehender Wechselstrom nicht in einem unerwünschten Pendeln oder Vibrieren der Zeiger bemerkbar macht.So if you switch to the alternating current circuit apart from these two to each other tubes connected in parallel still have a current measuring instrument with a suitable, through a Shunt adjustable sensitivity, which only responds to direct current (e.g. Moving coil galvanometer), this will have the deflection zero, because both Cancel half-waves of the alternating current in their effect. It is of course assumed that that the period of oscillation of this current measuring instrument as well as the period of natural oscillation its moving parts is large compared to the number of cycles of the alternating current, so that an alternating current passing through does not result in an undesirable oscillation or vibration of the hands is noticeable.

Verstärkt man oder schwächt man durch Variation der Spannung am Steuergitter nur einer der beiden Röhren, z. B. R2, den Anodenstrom in dieser, so wird die effektive Anodenstromstärke in der Röhre R2 verändert und somit dem durch die parallel geschalteten Röhren gehenden Wechselstrom ein Gleichstrom überlagert. Dieser macht sich dann im Gleichstrommeßinstrument bemerkbar. Es liegt auf der Hand, daß man auf diese Weise eine Messung der Steuergitterspannung vornehmen kann, wenn die beschriebene Einrichtung entsprechend geeicht ist.If one strengthens or weakens one by varying the tension on the control grid only one of the two tubes, e.g. B. R2, the anode current in this, the effective The anode current in the tube R2 changed and thus that of the parallel-connected Tubing alternating current superimposed on a direct current. This then makes itself Noticeable in the DC meter. It is obvious that one can rely on this Way can make a measurement of the control grid voltage if the described Facility is calibrated accordingly.

Diese Eichung kann dadurch erfolgen, daß man die Spannung am Gitter der einen Röhre, R1, dauernd konstant läßt, z. B. auch durch Kurzschluß mit dem Heizfaden, und mit geeigneten Hilfsspannungen an dem Gitter der Röhre R2, wo auch die unbekannten Spannungen gemessen werden, die Skala des Meßinstrumentes eicht oder daß man diese Eichung durch Anlegen der bekannten Hilfsspannungen an dem Gitter der Röhre Ri, wo die unbekannten Spannungen nicht gemessen werden, vornimmt.This calibration can be done by changing the voltage on the grid which leaves one tube, R1, constant, e.g. Belly by short circuit with the filament, and with suitable auxiliary voltages on the grid of the tube R2, where the unknown voltages are also measured, the scale of the measuring instrument calibration or that this calibration is carried out by applying the known auxiliary voltages the grid of the tube Ri, where the unknown voltages are not measured.

Benutzt man in diesem zweiten Falle ein variables geeichtes Potentiometer mit konstanter Spannungsquelle, so kann die Methode auch als Nullmethode ausgebildet werden, indem man das Potentiometer so lange variiert, bis man am Gitter der zweiten Röhre die Spannung des Gitters der ersten erreicht hat, wobei dann das Meßinstrument keinen Ausschlag mehr anzeigt. Diese Art der Ausführung hat den Vorteil, daß auch ein in seiner Spannung nicht ganz konstanter Wechselstrom (Netzstrom) verwendet werden kann.In this second case, a variable calibrated potentiometer is used With a constant voltage source, the method can also be designed as a zero method by varying the potentiometer until you get to the grille of the second Tube has reached the tension of the grid of the first, then the measuring instrument no longer shows a rash. This type of execution has the advantage that too an alternating current (mains current) which is not entirely constant in its voltage is used can be.

Daß man mit Hilfe der Spannungen, die man an das Gitter der Röhre R, legt, auch den Meßbereich der Einrichtung verändern kann, um z. B. in einen gewünschten Teil der Charakteristik der Röhre zu gelangen, ist ebenfalls zu erwähnen. Genau so kann dies durch Entgegenschalten oder Hinzuschalten der bekannten zu der zu messenden Spannung an dem Gitter der Röhre R2 erfolgen, wo die unbekannten Spannungen angelegt werden.That one with the help of the tensions that one exerts on the grid of the tube R, sets, can also change the measuring range of the device in order to e.g. B. in a desired To get part of the characteristic of the tube is also worth mentioning. Exactly this can be done by counter-switching or adding the known to the one to be measured Voltage is applied to the grid of tube R2 where the unknown voltages are applied will.

Man benutzt nun am einfachsten den Wechselstrom auch zur Heizung der beiden Röhren, indem man ihn auf die dazu nötige Spannung heruntertransformiert. Dabei dürfen die beiden Heizstromkreise miteinander und mit dem Anodenstromkreis natürlich nur induktiv gekoppelt sein. Es besteht auch die :Möglichkeit, die Röhren mit Gleichstrom, z. B. mit Akkumulatoren, zu heizen.It is now easiest to use alternating current to heat the two tubes by stepping it down to the required voltage. The two heating circuits are allowed to work with each other and with the anode circuit of course only be inductively coupled. There is also the possibility of using the tubes with direct current, e.g. B. with accumulators to heat.

Es ist ferner möglich, an Stelle von zwei Röhren nur eine einzige zu verwenden, welche zwei Heizfäden mit einem zu denselben unsymmetrisch stehenden Gitter besitzt.It is also possible to have only one tube instead of two to use which two filaments with one standing asymmetrically to the same Owns grid.

Für ein einwandfreies Arbeiten der Einrichtung ist, wie gefunden wurde, noch nötig, daß man den Hauptanteil des Wechselstromes nicht durch .das Meßinstrurnent für den übrigbleibenden Gleichstromanteil schickt, sondern durch eine zum Meßinstrument parallel liegende Kapazität C (Kondensator) führt. Ferner ist es vorteilhaft, den etwa noch durch das Meßinstrument gehenden Wechselstrom durch eine hohe Selbstinduktion L nach Fig. i mit geringem Ohmschen Widerstand zu schwächen bzw. weitgehend abzudrosseln. Dadurch gelingt es, selbst in Meßinstrumenten mit sehr feinem Zeiger, das Vibrieren desselben zu unterbinden.For a flawless operation of the facility, as has been found, It is still necessary that the main part of the alternating current is not passed through the measuring instrument for the remaining DC component, but rather through one to the measuring instrument parallel capacitance C (capacitor) leads. It is also advantageous to use the for example, alternating current still going through the measuring instrument due to a high level of self-induction L to weaken or largely throttle off according to Fig. I with a low ohmic resistance. This makes it possible to vibrate even in measuring instruments with very fine pointers to prevent the same.

Wird das hier beschriebene Wechselstromröhrenvoltmeter nicht als Nullinstrument, sondern zum Anzeigen der zu messenden Spannungen gebraucht, so genügt ohne besondere Maßnahmen der Wechselstrom des Netzes nicht zum Betreiben der Einrichtung, Weil sich die Schwankungen der Netzspannung in der Zeigerstellung stark bemerkbar machen. In einem solchen Fall muß man die Netzschwankungen in an sich bekannter Weise durch eine Eisenwasserstofflampe eliminieren bzw. einen Transformator dazwischenschalten, der in der Sekundärwicklung die Schwankungen des Primärstromes beseitigt. Dadurch gelingt es, die Röhrenvoltmeteranordnung auch mit unmittelbarem Wechselstromnetzanschluß als statisch wirkende, anzeigende und evtl. registrierende Meßeinrichtung zu benutzen. Der technische Fortschritt ist insbesondere darin zu erblicken, daß die Einrichtung ohne irgendwelche Kompensationsströme oder Spannungen im Ruhezustand auf dem Meßinstrument den Ausschlag Null liefert.If the AC tube voltmeter described here is not used as a zero instrument, If it is used to display the voltages to be measured, then no special one is sufficient Measures the alternating current of the network not to operate the facility, because the fluctuations in the mains voltage are clearly noticeable in the pointer position. In such a case, the network fluctuations must be carried out in a manner known per se Eliminate an iron hydrogen lamp or insert a transformer in between, which eliminates the fluctuations in the primary current in the secondary winding. Through this it is possible to use the tube voltmeter arrangement with a direct AC mains connection to be used as a statically acting, indicating and possibly registering measuring device. The technical progress can be seen in the fact that the facility without any compensation currents or voltages at rest on the measuring instrument returns zero.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Tube voltmeter with alternating current connection for Measurement of static, stationary and slowly changing potential differences over time, characterized in that the alternating current as the anode current is two to one another lying parallel, between the filament of one and the anode of the other as well The anode of one and the filament of the other short-circuited electron tubes distributed and also a direct current instrument with a suitable high in-house or upstream Self-induction and suitably switched capacitance flows through, so that the measuring instrument solely through the excess of that flowing in one direction in the first tube Part of the alternating current over that in the second tube in the other direction flowing is brought to a deflection according to the difference between the anode currents controlling grid voltages.

2. Tube voltmeter according to claim i, characterized in that that the currents for heating the two tubes are taken from an AC transformer and through it with the alternating current source, which also supplies the anode current, are inductively coupled.

3. Tube voltmeter according to claim i and 2, characterized in that that the expansion of the measuring range of the AC tube voltmeter described goes on in such a way that the Grid tension by suitable known auxiliary voltages, which z. B. normal elements can be taken, enlarged or reduced. q .. tube voltmeter according to claim i and z, thereby characterized in that the expansion of the measuring range of the AC tube voltmeter described happens in such a way that the known grid voltage is added by adding known, z. B. increased or decreased stresses to be taken from normal elements will. 5. tube voltmeter according to claim i and z, characterized in that for Calibrate the described AC tube voltmeter which is attached to a tube known auxiliary voltages in connection with a lying parallel to the measuring instrument Shunt of high self-induction can be used. 6. tube voltmeter according to claim i to 5, characterized in that when the alternating current is drawn from the network Means can be used to automatically eliminate fluctuations in the mains voltage (e.g. transformer, ferrous hydrogen lamps). 7. tube voltmeter according to claim i to 6, characterized in that instead of two tubes connected in parallel only one is used, which is two heating filaments that are not galvanically connected to one another and at least one grid, which is asymmetrical to the two filaments lies.