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Schnellschalter für meßtechnische Zwecke zum jleichzeitigen Schalten
mehrerer elektrischer Kreise In der elektrischen Meßtechnik, insbesondere beim Betrieb
-von Kathoderroszillographen, ist es oft erforderlich, mehrire elektrische Kreise
gleichzeitig einzuschalten beziehungsweise Teile kurzzuschließen oder auch einzelne
Kreise einzuschalten und bleichzeitig damit andere Teile kurzzuschließen. Dies ist
zum Beispiel erforderlich bei der Aufnahme von Schaltvorgängen init dem Kathodenoszillographen,
wo im z;ieichen Aujenblich Zeitkreis, Shcrrk_-eis und Schwingungskreis, die meist
alle verschiedene Spannungen haben, betätigt werden müssen.
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Die hierzu bisher benutzten mechanischen Schnellschalter haben meistens
eineu Schaltz.eitunterschied von io-4 Sekunden und mehr zwischen dein Anschlag der
einzelnen Schaltmesser. Das Koppelleitungssystem, mit Funkenstrecken gestattet zwar,
durch P;arallelschalten mehrerer Koppelorgane mit getrennten Koppelfunkenstrecken
beliebig viele Kreise zu schalten: Jede einzelne Funkenstrecke aber muß, und hierin
liegt die technische Schwierigkeit einer derartigen Anor-1-r,ring, durch entsprechende
Bestrahlung so vorioniaiert werden, daß alle Funkeristrecken zur gleichen Zeit ansprechen
und der Ansprechunterschierl gegebennfalls geringer als 1o-, bis io=' Sekunden ist.
Weiterhin sind Elektronen und Kathodenstrahlrelais bekanntgeworden, die die Steuerung
eines elektrischen Kreises durch einen zweiten Kreis gestatten. Für die Zwecke der
elektrischen « Meßtechnik, insbesonlere der Kathodenoszit_logzaphie, sind die durch
derartige Relais beherrschten Ströme vielfach zu gering. Dann aber auch sind in
den meisten Fällen diese Refais genau wie ihre unter dem Namen, Kipprelais bekannten
Sonderausführungen nur für das gleichzeitige Schalten zweier elektrischer Stromkreise
geeignet. Ihre Erweiterung zum Schalten von mehr als zwei Kreisen würde reichlich
verwickelt werden.
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Weiterhin ist eine Schaltung bekanntgegeben worden, bei der zwischen
den beiden Elektroden einer vorgespannten Kugelfunkenstrecke in einer Ebene senkrecht
zii dieser zwei Hilfselektroden angeordnet sind. Wird zwischen den Hilfselektroden
durch einen Spannungsstoß ein Durchschlag herbeigeführt, so verkürzt der. so entstehende
Lichtbojen als Leiter das Dielektr ikum der Hauptfunkenstrecke so weit, daß diese
anspricht. Abgesehen davon, daß bei einer solchen Anordnung die Entladungen in der
Hauptfunkenstreckc i:nd in der Hilfsfunkenstrecke zwangsläufig nacheinander eingeleitet
werden,
gestattet dieselbe nur die gleichzeitige Schaltung von zwei
elektrischen Kreisen, nicht aber von beliebig vielen.
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Durch die Erfindung sollen diese Schwierigkeiten vermieden werden,
indem der bei der Entladung der Elektrizität in Gasen auftretende Entladungskanal,
also die Glimmentladung oder der Lichtbo,-en, unmittelbar als leitendes Medium zwischen
den durch den Schalter zu verbindenden Potentialen benutzt ,wird. Dies 'wird dadurch
erreicht, daß zwischen den beiden Elektroden, die die Gasentladung einleiten und
aufrechterhalten, Sonden angebracht sind, die reit den verschiedenen zu schaltenden
Kreisen in Verbindung stehen. Durch die alle Sonden erfindungsgemäß berührende Bahn
der Entladung werden sie zwangsläufig für die Dauer der Entladung von dem Augenblick
an, in dem dieselbe einsetzt, elektrisch leitend miteinander verbunden.
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Die Erfindung sei an einem Beispiel näher beschrieben: Abb. i zeigt
zwei Elektroden e, die mit dem Kreis I verbunden sind, und zwei zwischen den Elektroden
angebrachte Sonden .s, und s.,, die ihrerseits den Kreis 1I schließen. Im Ruhezustand
sind die Elektroden und Sonden so eingestellt, daß keine Entladungen zwischen denselben
stattfinden; sowohl Kreis I wie auch Kreis 1I- sind dann elektrisch offen. Wird
nur irgendwie etwa durch das Einschalten einer genügend hohen Spannung, durch Induktion
eines zusätzlichen Spannungsstoßes oder auf sonst irgendeine bekannte Weise ein
Durchschlag der zwischen den Elektroden e liegenden Gasstrecke erreicht, so wird
in etwa io-9 Sekunden die Spannung zwischen den beiden Elektroden zusammenbrechen
und sich der bekannte Lichtbogen bilden. Die Gasstrecke wird also vom Nichtleiter
zum Leiter und, von den geringen Spannungsabfällen an der Kathode und der Anode
abgesehen, besteht innerhalb der Entladungsstrecke praktisch keinerlei Potentialabfall.
Die ursprünglich mit verschiedenen Potentialen behafteten Sonden sind also kurzgeschlossen
und damit auch der Kreis 1I eingeschaltet. Dieser Kurzschluß benötigt entsprechend
der zum Funkenzusammenbruch, erforderlichen Zeit nur io-9 Sekunden. Ein bedeutender
technischer Fortschritt dieses Schnellschalters gegenüber den bereits bekannten
Gasentladungsrelais liegt für die elektrische Meßtechnik darin, daß der Lichtbogen
ohne weiteres jeden beliebig großen und beliebig durch die äußeren Bedingungen des
Kreises I1 veränderbaren Strom zwischen den Sonden zuläßt und weiterhin praktisch
zwischen den Sonden, falls dieselben nicht im Kathodenfall oder Anodenfall liegen,
kein Potentialgefälle mehr vorhanden ist. Die Sonden können .irgendwie als Kugeln,
Siebe oder Spitzen ausgebildet werden.
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In vielen Fällen läßt "sich eine Elektrode gleichzeitig als Sonde
mitbenutzen, wenn in den beiden zu schaltenden Kreisen schon vorher eine Seite an
dem gleichen Potential lag (Abb.2).
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Abb.3 zeigt, wie drei oder mehr Kreise gleichzeitig geschaltet werden.
Bei Überschlag der Elektroden des Kreises I wird Kreis 11. und Kreis III eingeschaltet.
In der Abb.3 ist entsprechend dein oben Gesagten wieder eine Sonde durch eine Elektrode
ersetzt.
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Der Kreis, an dem die Hauptelektroden angeschlossen sind, braucht
hierbei erfindungsgemäß nicht einer der zu meßtechnischen Zwecken benötigten Kreise
zu sein, er kann vielmehr lediglich als Hilfs- bzw. Zündkreis ausgebildet werden.
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Um eine übermäßig hohe Zündspannung zu umgehen, kann der ganze Schnellschalter
in einem Rohr untergebracht und das Gas zwischen den Elektroden verdünnt werden.
Man benutzt dann die Bahn der bekannten Glimmentladung im Rohr als Schalter (Abb.
.l.).
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Will man die zu schaltenden Vorgänge mehr von dem Lichtbogen entkoppeln,
so lassen sich erfindungsgemäß die .Sonden mit den Gittern von Elektronenröhren
verbinden und so in an sich bekannter Weise beim Zünden durch Freigabe der Gittervorspannungen
die einzelnen Kreise schalten.