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Anordnung zur Messung der Frequenz synchronisierter Kippschwingungen
und der mit dieser Frequenz in einem gesetzmäßigen Zusammenhang stehenden Größen
Die Erfindung bezieht sich auf die Messung der Frequenz synchronisierter Kippschtingungen
und der mit dieser Frequenz in einem gesetzmäßigen Zusammenhang stehenden Größen.
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Es ist bekannt, Kippschwingungsschaltungen zur Messung von Kapazitäten
und Widerständen zu verwenden. Eine solche Kippschaltung ist in Abb. 1 dargestellt
und biesteht aus einer Batterie B, einen im allgemeinen großen Widerstand R, einem
Kondensator C und einer Glimmlampe 01. Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende:
Der Kondensator wird von der Batterie über den Widerstand aufgeladen, bis seine
Spannung die Zündspannung der Glimmlampe erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird
die Glimmlampe gezündet, und die Spannung am Kondensator sinkt schnell bis unter
die Löschspannung der Glimmlampe herab. Die Glimtnlampe erlischt daher, und der
Vorgang beginnt von neuem. Je nach der Größe von Kondensator und Widerstand geht
dieser Vorgang rascher oder langsamer vor sich; die Frequenz der entstehenden Kippschwingungen
ist also von der Größe dieser Schaltelemente abhängig. Auf Grund dieser Tatsache
läßt sich die Schaltung nach Abb. I zur Messung von Kapazitäten und Widerständen
verwenden, indem die ElementeC und R wahlweise gegen veränderbare Ve rgleichskapazitäten
bzw.
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-widerstände ausgetauscht und diese so lange verändert werden, bis
der Ton, der in einem in den Kreis eingeschalteten, in der Abbildung nicht gezeichneten
Telephon wahrglenommen wird, bieim Meß- und Vergleichsobjekt der gleiche ist. Die
bekannte M.eßanordnung leidet nun abler an dem Mangel einer objektiven Ablesung,
da die Feststellung gleicher Tonhöhe eine rein subjektive Tätigkeit darstellt und
einen beträchtlichen Unsicherheitsfaktor mit sich bringt.
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Es ist auch eine optisch und direkt anzeigende Frequenzmeßeinrichtung
vorgeschlagen worden, bei der die Ladung oder Entladung eines Kondensators oder
beide übler gittergesteuerte Entladungsröhren erfolgt und der Lade- oder Entladestrom
oder beide gemessen werden. Die Einrichtung hat aber den Nachteil, daß zur Erzielung
leines ans reichenden Meßbereiches und einer glenügenden Meßgenauigkeit die Kondensatorladung
bzw.
-umladung vor Erreichen der vollen Ladespannung unterbrochen werden muß und hierzu
ein erheblicher aufwand an Schaltelementen erforderlich ist, der die Einrichtung
kompliziert und verteuert.
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Durch die Erfindung wird eine ebenfalls optisch und direkt anzeigende
Frequenzineßanordnung angegeben, die auf andere Art arbeitet und nur einen geringen
Aufwand an Schaltelementen erfordert.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Messung der Frequenz
synchronisierter Kippschwingungen und der mit dieser Frequenz in einem gesetzmäßigen
Zusammenhang stehenden Gröfien.
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Erfindungsgemäß wird die an einer Glimmlampe, die sich in an sich
bekannter Weise in einer Schaltung zur Erzeugung von durch eine äußere Stromquelle
synchronisierten, sägezahnförmigen Kippschwingung befindet, auftretende Spannung
dem Gitter einer als Gleichrichter wirkenden Elektronenröhre zugeführt, welches
eine so hohe Vorspannung erhält, daß im anodenkreis der Röhre während jeder Periode
der Kippschwingungen nur ein von der zu messenden Frequenz nahezu unabhängiger Stromstoß
gleicher Größe entsteht, der durch ein Anzeigeinstrument, beispielsweise ein Milliamperemeter,
gemessen wird.
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Die Erfindung macht von der bekannten Eigenschaft der Kippschwingungen
Gebrauch, sich durch eine äußere Wechselspannung synchronisieren zu lassen, so daß
der ermittelte Wert für die Frequenz der synchronisierten Kippschwingung gleichzeitig
auch ein Maß für die Frequenz der synchronisierenden Schwingung darstellt.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in der Abb. 2 dargestellten
Ausführungsbeispiels näher lerläubert: Entsprechend Abb. I bezeichnet B wieder die
Batterie, R den Widerstand, C den Kondensator und al die Glimmlampe. Letztere ist
in an sich bekannter Weise mit einer Hilfselektrone /1 ausgerüstet, die innen oder
außen an der Glimmlampe angeordnet sein kann.
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Dieser Hilfselektrone wird die synchronia sierende Wechselspannung
über einen Transformator zugeführt. Die an der Glimmlampe liegende Spannung ist
an das Gitter einer als Gleichrichter wirkenden lektronenröhre L geführt, in deren
Anodenkreis ein als Anzeigeinstrument dienendes Milliamperemeter A liegt.
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Das über den Widerstand R mit dem negativen Pol der Batterie B verbundene
Gitter der Röhre L besitzt eine so hohe negative Vorspannung, daß die am Gitter
auftretende synchronisierte Kippspannung, die einen angenähert sägezahnförmigen
Verlauf hat, nur für einen Augenblick größer als diese Vorspannung ist und das Instrument
A einen einer sprechenden kurzen Stromstoß erhält. Es wird also mit anderen Worten
nur der obere Teil der sägezahnförmigen Entladungskurve für den Stromstoß ausgenutzt.
Da nun bei synchronisierten Kippschwingungen die Änderung der Frequenz nur durch
Änderung der Zündspannung hervorgerufen wird un hierdurch die Entladungskurven im
ausgenutzten Teil geometrisch ähnlich bleiben, entsteht im anodenkreis der Röhre
L während jeder Periode der Kippschwingungen nur ein von der zu messenden Frequenz
nahezu unabhängiger Stromstoß gleicher Größe. Das Instrument Ä zeigt dann einen
Mittelwert der einzelnen Stromstöße an; dieser ist um so größer, je höher die zu
messende Frequenz ist. Die gemessene Stromstärke ist sodann ein Maß für die synchronisierte
Ripp. schwin.-gung, die synchronisierende Spannung und außerdem gleichzeitig auch
ein Maß für die Größe der Kapazität C und des Widerstandes R.
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Die Gitterspannung der Röhre L kann im Bedarfsfalle durch eine zwischen
die Glimmlampe und das Gitter eingeschaltete Hilfsbatterie eingestellt werden, falls
die Spannung der Batterie B zu groß oder zu klein sein sollte.
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Ferner kann zur Erhöhung der Meßgenauigkeit der Anodenstrom der Röhre
L für eine bestimmte Grundfrequenz kompensiert werden, so daß das Instrument A nur
Strom anzeigt, wenn die Frequenz der auf das Gitter auftreffenden Kippschwingungen
von dieser Grundfrequenz abweicht. Zu diesem Zweck kann z. B. parallel zum. Meßinstrument
eine Batterie in Reihe mit einem veränderbaren Widerstand geschaltet werden.
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Die Erfindung beschränkt sich im übrigen nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel.
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So kann insbesondere auch eine Frequenzmessung durchgeführt werden,
wenn die Synchronisation in anderer Weise vorgenommen wird, z. B. indem man die
synchronisierende schwingung an irgendeiner Stelle in den Stromkreis der Kippschwingungen
unmittelbar einführt.