DE639511C - Anordnung zur frequenzunabhaengigen Messung von Wechselspannungen mit Hilfe einer Elektronenroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur frequenzunabMngigen Messung von Wechselspannungen mit Hilfe einer Elektronenröhre. Es" sind Schaltungen bekanntj bei denen die Messung der (nach Bedarf in Vorstufen verstärkten) Wechselspannung mit Hilfe von Trockengleichrichtern auf eine Gleichstrommessung, etwa mit einem Drehspulamperemeter, zurückgeführt wird. Ein Nachteil einer solchen Anordnung ist die durch den Trockengleichrichter bedingte Frequenzäbhängigkeit des im Meßinstrument angezeigten Wertes. Durch besondere Entzerrungsschaltungen läßt sich dieser Fehler so weit verringern, daß für das Tonfrequenzgebiet leine mit den praktischen Bedürfnissen verträgliche Fehlergrenze eingehalten werden kann. Gegenüber dieser Methode gelingt es mit Hilfe vorliegender Erfindung ohne Zuhilfenahme von Kunstschaltungen, eine Frequenzunabhängigkeit zu erzielen, die es gestattet, Wechselspannungen über das Tonfrequenzgebiet hinaus bis zu den Frequenzen des Rundfunkbereiches praktisch frequenzunabhängig zu messen.

Gemäß der Erfindung wird in dem Anodenkreis der Elektronenröhre· eine Wheatstonesche Brücke geschaltet, deren einer Arm oder mehrere Arme strombelastungsabhängige Widerstände enthalten (Hitzdrahtbrücke). Im Nullzweig der Brücke liegt ein Gleichstrominstrument, dessen Ausschlag ein Maß für die Größe der an das Gitter der Elektronenröhre gelegten Wechselspannung ist. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß zwei gegenüberliegende Arme der Brücke Widerstände enthalten, die mit der Strombelastung ihren Wert gleichsinnig ändern, während die übrigen Brückenwiderstände belastungsunabhängig sind. Es kann allgemein ' in einem oder zwei gegenüberliegenden Armen ein strombelastungsabhängiger Widerstand enthalten sein, der mit wachsender Belastung größere Widerstandswerte annimmt, während in einem anderen Arm öder in den beiden übrigen gegenüberliegenden Armen Widerstände liegen, die mit wachsender Belastung kleinere Widerstandswerte annehmen.

Das· Prinzip der Messimg gemäß, der Erfindung ist folgendes: Bei geschlossenem Gitterkreis der Röhre durchfließt allein der Anodengleichstrom die für diesen Strom in Gleichgewicht gebrachte Brückenanordnung. Wird eine Wechselspannung auf das Gitter der Röhre gegeben, so ist dem Anodengleichstrom ein -Wechselstrom überlagert, der das Gleichgewicht der Brückenanordnung nur da-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden: _

Dr. Ernst Glowatski in Berlin-Reinickendorf\

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durch, zu stören vermag, daß die belastungsabhängigen Widerstände ihren Wert ändern. Der Ausschlag des im Nullzweig der Brücke liegenden Gleichstrommessers ist ein Maß .f^ die Größe der an das Gitter der Röhre ^ξ? legten Wechselspannung, und zwar ist dies^ Ausschlag unabhängig von der Frequenz, dar'· in der Schaltung keinerlei frequenzabhängige Schaltelemente enthalten sind und auch die ίο Widerstandsänderung durch Belastung frequenzunabhängig erfolgt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt die Schaltanordnung; Abb. 2 zeigt die Eichkurve des in der Schaltanordnung gemäß Abb. 1 angedeuteten Drehspulamperemeters.

Gemäß Abb. 1 sind in der üblichen Weise E, E' als Eingangsklemmen der Meßschaltung über einen Kondensator 1 und einen Widerstand 2 mit dem Gitter bzw. dem negativen Ende des Heizfadens einer Elektronenröhre 3 verbunden. Im Anodenkreis der Röhre liegt die Wheatstonesche Brücke, bestehend aus den Widerständen a, b, c, d und dem Gleichstrominstrument 4 im Nullzweig. Zum Abgleich der Brücke ist ferner das niederohmige Potentiometer 5 vorgesehen. Die einfachste Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß allein der Widerstand α belastungsabhängig ist. Gegenüber dieser Anordnung läßt sich die Empfindlichkeit etwa auf das Doppelte steigern, wenn die beiden Widerstände« und d belastungsabhängig sind, etwa in dem Sinne, daß beide mit wachsender Strombelastung größere Widerstandswerte annehmen (z. B. dünne Metalldrähte). Eine weitere Steigerung der Empfindlichkeit ist schließlich dadurch möglich, daß außerdem *o die Widerstände & oder h und c belastungsabhängig sind, aber mit wachsender Belastung kleinere Widerstandswerte annehmen (z. B. dünne Kohlefäden).

In Abb. 2 ist für die Schaltung nach Abb. 1 die Abhängigkeit des Ausschlages des Drehspulamperemeters (Ordinate) von der an das Gitter gelegten Wechselspannung (Abszisse) wiedergegeben. Die Skala des Instrumentes zeigt danach eine rein quadratische Teilung. SQ Zur Steigerung der Meßempfindlichkeit ist es zweckmäßig; die belastungsabhängigen Widerstände in an sich bekannter Weise im Vakuum anzuordnen.

Das Prinzip, Wechselspannungen mit Hilfe einer Wheatstoneschen Brückenanordnung zu messen, die belastungsabhängige Widerstände enthält, ist unter dem Namen Bolometer- oder Barretterbrücke wohlbekannt. Dabei wird die Wechselspannung dem belastungsabhängigen Widerstand meist über Blockkondensatoren zugeführt, um den für die Brückenmessung notwendigen Gleichstrom von dem Wechselstromkreis fernzuhalten, während der Wechselstrom durch Drosseln beiderseits des retterdrahtes am Eindringen in die übri-

Brückenzweige gehindert wird. Zur Ery^ einer praktisch ausreichenden Fre-

' qüenzabhängigkeit, besonders für das untere Tonfrequenzgebiet, sind aber bei der Kleinheit der Ohmschen Widerstände der Barretterdrähte sehr große Kondensatoren erforderlich; ebenfalls müssen die Drosseln ziemlich groß dimensioniert sein.

Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, daß der Gleichstrom und der zu messende Wechselstrom die gesamte Brücke gleichzeitig durchfließen. In den bisher bekannten Schaltungen geschieht dies in der Weise, daß die Sekundärseite eines Transformators in den Batteriekreis gelegt und primärseitig der Wechselstrom zugeführt wird. Da. jedoch Transformatoren nur in einem begrenzten Frequenzgebiet annähernd ideal sind, besitzt eine derartige Anordnung, falls sie für größere Frequenzbereiche, z. B. von ο ... ι o⁵ HZ, benutzt werden soll, eine starke Frequenzabhängigkeit. Sie ist daher für exakte Messungen unbrauchbar. Von solchen bekannten Hitzdrahtschaltungen unterscheidet sich die vorliegende Erfindung durch die go beschriebene besondere Art der Zusammenführung des Wechselstromes mit dem Brückengleichstrom, die wegen des Fehlens frequenzabhängiger Schaltelemente praktisch volle Frequenzunabhängigkeit gewährleistet. Hierbei ist wieder eine Beeinflussung des Brückeninstrumentes unmittelbar durch den Wechselstrom oder eine Beeinflussung des Wechselstromkreises durch den Brückengleichstrom zu befürchten. Es hängt dabei lediglich von den an die Meßanordnung gestellten Forderungen ab, ob die in Abb. 1 beispielsweise dargestellte C-W-Kopplung benutzt oder ob die zu messende Wechselspannung direkt auf das Gitter der Röhre gegeben wird. In dem ersten Falle ist der Frequenzbereich nach unten mittelbar durch das Verhältnis der Größe des kapazitiven Widerstandes zum Ohmschen Widerstand begrenzt (Widerstandsverstärkerschaltung), während im letzteren Falle auch bei den tiefsten Frequenzen und sogar bei Gleichspannung gemessen werden kann (Gleichstromverstärkerschaltung). Schließlich ist auch transformatorische Ankopplung möglich, wobei jedoch nur in einem beschränkten Frequenzbereich Frequenzunabhängigkeit besteht. Die Anwendbarkeit der Anordnung gemäß der Erfindung erstreckt sich nicht allein auf die für die Fernmeldetechnik und Elektroakustik notwendigen Meßanordnungen, wie Spannungsmeßverstärker, Pegelschreiber, Ge-

räuschspannungsmesser, Schalldruckmesser, sondern auch auf die in der Rundfunktechnik gebräuchlichen Meßgeräte, wobei die Frequenzunabhängigkeit und der beliebig klein zu haltende Eigenverbrauch der Meßanordnung ein besonderer Vorzug ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Anordnung zur frequenzunabhängigen

   Messung von Wechselspannungen mit Hilfe einer Elektronenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenkreis der Elektronenröhre eine Wheatstonesche Brücke liegt, deren einer Arm (a) oder mehrere Arme (a-d) strombelastungsabhängige Widerstände enthalten, so daß der Ausschlag eines im Nullzweig der Brücke liegenden Gleichstrominstrumentes ein Maß für die Größe der an das Gitter der Elektronenröhre gelegten Wechselspannung ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die strombelastungsabhängigen Widerstände in an sich bekannter Weise im Vakuum befinden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strombelastungsabhängigen Widerstände in dem einen Arm (a) oder in zwei gegenüberliegenden Armen (a und d) aus einem Material bestehen, das mit wachsender Belastung größere Widerstandswerte annimmt, während sie in einem benachbarten Arm (Jj) oder in den beiden übrigen einander gegenüberliegenden Armen (b und c) aus einem Material bestehen, das mit wachsender Belastung kleinere Widerstandswerte annimmt. ·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen