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Meßeinrichtung für Schwachstromübertragungssysteme Es sind Meßeinrichtungen
für' Schwachstromübertragungssysteme bekannt, die einen Kondensatorkreis mit Gleichrichter
enthalten, dessen Auflade- und Entladezeiten genau definiert sind. Sie sind geeignet,
zeitlich kontinuierlich rasch veränderliche Amplituden zur Anzeige zu bringen und
werden zur Messung von Spannungsspitzen und von in Fern.sprechübertragungssystemen
auftretenden Sprechspannungen benutzt.
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Bei den bekannten Anordnungen bewirkt eine Verstärkerröhre t . Aufladung
des Kondensators durch ihren Gitterstrom, wobei die Gitterkathodenstrecke als Gleichrichter
wirkt, Anzeige der am Kondensator* liegenden Spannung durch ihren Anodenstrom. Der
Gitterstrom beruht z. T. auf Ioneneffekten und ist deshalb weitgehend undefiniert.
In der Verstärkertechnik ist man bemüht, ihn möglichst gering zu halten. Es treten
deshalb bei der Verwendung der bekannten Einrichtungen häufig Schwierigkeiten auf,
wenn Röhren ausgetauscht werden, weil ihre Gittercharakteristiken Streuung in weiten
Grenzen aufweisen. Es handelt sich sowohl um zum Teil untragbare tlnderdngen der
Empfindlichkeit wie um Verschiebungen der Auf- und Entladezeiten des Kondensatorkreises.
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Nach der Erfindung werden die eingangs genannten Meßeinrichtungen
dadurch verbessert, daß man der Hochvakuumröhre nur noch die Funktion der Anzeige
der an seinem Gitter liegendenSpannung überläßtunddieAufladung des Kondensators
durch einen vorzugsweise als Trockengleichrichter ausgebildeten, praktisch im: Leerlauf
betriebenen Gleichrichter bewirken läßt, d. h. daß der Widerstand im Gleichrichterkreis
hochohmig gegenüber dem höchsten Sperrwiderstand ist. Auf diese Weise können die
beschriebenen Schwierigkeiten vermieden werden. Bei Austausch der Röhren kann etwa
abweichende Steilheit der Anodenstromkennlinie in einfacher Weise ausgeregelt werden,
indem man die am Kondensator liegende Spfannung dem Gitter über eine Potentiometereinrichtung
zuführt. Das Potentio-. meter wird vorzugsweise regelbar ausgeführt, aber so, daß
sein Gesamtwiderstand groß gegenüber dem Sperrwiderstand der Gleichrichter ist.
Hierdurch wird auch bereits ohne Anwendung anderer Hilfsmittel eine hohe Frequenz
und Temperaturkonstanz der Anordnung erreicht. Da der Potentiometerwiderstand sehr
groß gegenüber dem Gleichrichterwiderstand ist und so in der Spannungsteilerschaltung
der größte Teil des Spannungsabfalls am Potentiometer erfolgt, kann die an sich
starke Temperaturabhängigkeit des Gleichrichters sich nicht auswirken, da die Temperaturabhängigkeit
dieses Spannungsanteils im Vergleich zur Gesamtspannung sehr gering ist. Das gleiche
gilt für die Frequenzabhängigkeit.
Für diese ergibt sich noch weiterhin,
daß die Frequenzabhängigkeit der übertrageraiiordnung mit kleiner werden-, der Belastung
geringer wird, bei großem. Potentiometerwiderstand also klein ist.
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Die Aufladezeit des Kondensatorkreises '@ bestimmt durch die Kapazität
des Kondensä= tors, den Durchlaßwiderstand der Gleichrichter und etwaige weitere
im Aufladekreis liegende Widerstände. Die Entladezeit ist im wesentlichen durch
die Kapazität des Kondensators und den Sperrwiderstand der Gleichrichter gegeben.
Der Gütefaktor der Gleichrichter, d. h. das Verhältnis aus Sperr- und Durchlaßwiderstand,
bestimmt das Verhältnis von Entladezeit zu Aufladezeit: Der Gütefaktor kann variiert
werden, indem man einem oder mehreren der Gleichrichter eine Vorspannung gibt, die
eine Gleich- oder Wechselspannung sein kann.
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In der Figur ist als Ausführungsbeispiel das Prinzip eines Höchstwertzeigers
schaubildlich dargestellt. Ein Höchstwertzeiger ist ein Gerät zur Messung der in
übertragungssystemen der Nachrichtentechnik auftretenden Spannungsspitzen. Die zu
messende Spannung wird dem Übertrager U zugeführt; an seiner Sekundärwicklung liegen
zwei GleichrichterD in Gegentaktschaltung, durch die der Kondensator C aufgeladen
bzw. wieder entladen wird. Der Widerstand R, ist ein Potentiometer für den Ausgleich
etwa abweichender Steilheiten der folgenden Verstärkerröhre V, die lediglich zur
Anzeige bzw. zur Gleichspannungsverstärkung dient. Im allgemeinen braucht keine
Verstärkung stattzufinden, und die Röhre kann praktisch im Kurzschluß betrieben
werden. Zur Vermeidung von Gitterstrom erhält die Hochvakuumröhre eine negative
Gittervorspannung; aus demselben Grunde wird der Kondensator so aufgeladen, daß
das Gitter bei der Anzeige mehr negativ wird: Die Röhre führt den größten Anodenstrom,
wenn keine Wechselspannung .am Gerät liegt. Im Anodenkreis der Röhre befindet sich
das Instrument A mit einem Widerstand R2 im Nebenschluß; mit Hilfe des Widerstandes
R2 kann der .elektrische Nullpunkt des Instrumentes A eingestellt werden; die Nulleinstellung
könnte aber auch durch Änderung der Gittervorspannung bewirkt werden. Als Instrument
kann auch ein schreibendes Drehspulinstrument mit passenden elektrischen und mechanischen
Daten angeschlossen werden, wenn es sich darum handelt, die zu messenden Spannungen
zu registrieren. Zur Eichung des Gerätes kann eine bekannte Wechselspannung verwendet
werden oder aber ein definierter Gleichspannungsstoß, z. B. die Entladung eines
mit einer bekannten Gleichspannung aufgeladenen Kondensators bekannter Kapazität.
Beim Höchstwertzei.ger beträgt die Aufladezeit 2o ins, die Entladezeit 5 s.
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Versuche mit dem beschriebenen Gerät haben gezeigt, daß die Anzeige
von der Frerl,uenz, z. B. über 9 Oktaven, völlig unabhängig ist. Der Temperaturgang
ist bei der Anzeige stationärer Wechselspannungen für ein großes Temperaturintervall
kaum merklich. Bei der Anzeige von Wechselspannungsimpulsen besitzen Auflade- und
Entladekurven zwischen io und 5o° C einen Temperaturgang von durchaus zu vernachlässigender
Größe. Die Meßunsicherheit kann bis auf weniger als ' i 0;o herabgedrückt werden.
Bei Austausch der Röhren bzw. der Gleichrichter liegen die Änderungen der Empfindlichkeit
unter _;- i % bzw. -'-0,50,10, _.und auch die Auflade- und Entladezeiten ändern
sich dabei nur in sehr .geringen Grenzen.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ist besonders für Impulsmesser
geeignet; sie ist aber auch als Pegelzeiger zu verwenden. Nimmt man die Anzeige
so vor, daß am Gleichrichter stets die gleiche Spannung liegt, indem man durch ein
am Eingang des Gerätes liegendes veränderbares, z. B. in Neperstufen geeichtes Potentiometer
auf eine bestimmte Marke der Skala des Anzeigeinstrumentes einstellt, so ist der
Gütefaktor, der naturgemäß von der am Gleichrichter liegenden Spannung abhängig
ist, konstant. Durch passende Wahl der am Gleichrichter liegenden Amplituden kann
man in diesem Fall das Verhältnis von Entladezeit zu Aufladezeit z. B. so festlegen,
daß die Anzeige eine reine Spitzenwertanzeige oder eine Effektivwertanzeige ist;
man kann aber auch dazwischenliegende Formen der Anzeige erreichen.