DE681590C - Logarithmisches Roehrenvoltmeter mit Rueckwaertsregelung - Google Patents

Description

• Logarithmisches Röhrenvoltmeter mit Rückwärtsregelung Beim Arbeiten mit tonfrequentem Wechselstrom ist es häufig vorteilhaft, ein Röhrenvoltmeter zu verwenden, das entsprechend dem Weber-Fechnerschen Gesetz der Ohrempfindlichkeit auch eine logarithmische Anzeige besitzt. Das Voltmeter soll dazu in einem möglichst großen Bereich eine im logarithmischen Maßstab lineare Skala besitzen. Die Herstellung derartiger Voltmeter ist bisher für einen großen Regelbereich nur mit mechanisch gesteuerten Potentiometern bekannt. Es ist zwar bereits vorgeschlagen, mit Röhrenschaltungen unter Verwendung von Exponentialröhren den Regelbereich bis über 40 db durch Abhängigmachen der Schirmgitterspannung von der Steuergitterspannung auszudehnen. Nach vorliegender Erfindung wird ein anderer Weg bleschritten, unter Benutzung des Prinzips der Rückwärtsregelung für Tonfrequenz ein Röhrenvoltmeter für einen großen Regelbereich herzustellen. In zwei Stufen ist z. B. ein Bereich von 8o db zu erreichen. Nun ist aber der Regelbereich einer lexponentielllen Regelröhre sicher kleiner als 40 db. Erfindungsgemäß wird durch Einschalten eines elektrischen Netzwerkes in die Kathodenleitung die Regelcharakteristik über den normalen Bereich zusätzlich logarithmisch-linear verlängert. Durch Wahl des Netzwerkes kann man außerdem noch erreichen, daß die resultierende Kennlinie der theoretisch festgelegten oder bestimmten Regelvorschriften entsprechenden Regelfunktion S = K Ua-u beliebig genau angenähert werden kann. Bei der im folgenden Beispiel behandelten Schaltung genügt es schon, wenn als elektrisches Netzwerk eine Widerstandsanordnung im Kathodenkreis benutzt wird. Bei Abänderung Ider Schaltung und bei Änderung des Frequenzbereiches kann es notwendig werden, daß mehrere Widerstandselement, zusammengeschaltet werden.
• Bei einem derartigen Röhrenvoltmeter wird die Ausgangsspannung oder ein Teil von ihr dazu benutzt, auf die Gittervorspannung der Regelröhren einzuwirken. Die hierbei entstehende unerwünschte Rückkopplung durch den Anordenkreis läßt sich durch besondere Maßnahmen vermeiden. Es ist hierzu bereits die Verwendung einer Gegentakts.chaltung vorgeschlagen worden. Benutzt man die Gegentaktschaltung für das vorliegende logarithmische Voltmeter, so wird eine beiden Röhren gemeinsame Widerstands ordnung verwendet. Ferner ist zur Vermeidung der Rückkopplung hinter den Gleichrichter ein Resonanzsiebkreis geschaltet, der auf eine unterhalb der Hörfrequenz liegende Frequenz abgestimmt ist. Dieser Kreis besitzt einen zusätzlichen Dämpfungswiderstand, durch dessen Wahl die Einstellung zwischen periodisch, aperiodischem Grenzzustand und apreriodisch vorgenommen werden kann. Hierdurch wird die Einstellung des An zeigegerätes bteeinfluß. Man wird bei einem trägen Instrument den Widerstand so wählen, daß der Kreis etwa beim aperiodischen Grenzfall arbeitet, also die Übersteuerung während der Regelzeit das Instrument erheblich vorwärts: stößt und somit dessen Einstelizeit abkürzt. Es kommt bei dem Röhrenvoltmeter darauf an, daß die Regelzeit für den ganzen Intensitätsbereich unterhalb 0,1 Sek. bleibt. Dadurch ist anch die Abstimmung des Siebkreises festgelegt.
• Unter Benutzung des Resonanzsiebkreises im Rückführkreis ist es möglich, ohne Gegentaktschaltung das Auftreten von Regeischwingungen Izu vermeiden. Beim logarithmischen Voltmeter wird dazu in den Verstärkergang einer gewöhnlichen einseitigen REegelröhrenanordnung eine Kondensatorkette eingeschaltet, welche alle Frequenzen unterhalb des Hörbereiches absperrt.
• In der beiliegenden Abbildung ist ein Beispiel einer Schaltung des logarithmischen Röhrenvoltmessers dargestellt. An den Punkten 1 und 2 wird die Meßspannung zugeführt. Diese wirkt über einen Übertrager 3 auf die erste Stufe der Regelröhren 4 und 5 ein. Indem gemeinsamen Kathodenkreis liegt die Widerstandsanordnung RK, um den Regelbereich der Röhren über das normale, durch Änderung der Gitterspannung erreichbare Maß zu verlängern. 6 und 7 stellen den Regelröhrensatz der zweiten Stufe mit ebenfalls einer Kathodenwiderstandsanordnung RK dar. Die Spannung wird jetzt nach einfacher linearer Verstärkung durch die Röhren 8 und 9 dem linearen Gleichrichter 10 zugeführt, in dessen Kreis das Anzeigegerät 11 liegt. Um die hohe Einstellgeschwindigkeit von 700 bis 800 db/Sek. des Voltmeters ausnutzen zu können, wird man mit Vorteil ein sehr schnelles Schreib, gerät verwenden. Wenn man nicht den mittleren Wert messen will, sondern innerhalb dieses großen Spannungsbereiches den Momentanwert der Spannung z. B. zur Analyse der Schwingungsformen erfassen will, dann muß man noch eine besondere Wicklung des Ausgangs transformators benutzen und kann die Wechselspannung den Klemmen 12 entnehmen, um sie einem Oszillographen oder einem anderen Registriergerät zuzuführen. Die Spule kr und der Kondensator C, stellen den Resonanzsiebkreis in der Rückführung der Regelvorspannung zu den Regelröhren 4, 5 und 6, 7 dar. Der obengenannte Dämpfungswiderstand zur Einstellung der Periodizität und zur Beeinflussung der Anzeigegeschwindigkeit des Instrumentes 1 1 ist der Widlerstand Rr.
• Da es möglich ist, durch Wahl des elektrischen Netzwerkes in der Kathodenleitung eine vorgegebene Regelfunktion nachzubilden, derart, daß eine logarithmische Verstärkung -über einen großen Bereich erzielt wird, kann das Röhrenvoltmeter überall da mit Vorteil benutzt werden, wo es sich um die Steuerung bzw. Messung in einem großen Spannungsbereich, handelt. Seine Anwendung ist also nicht auf die Fernmeldetechnik und Elektroakustik beschränkt, sondern kann auch ganz allgemein in der Meßtechnik und Regeltechnik solcher Größen angewandt werden, die elektorische Wirkungen hervorrufen können. Man erweitert durch die angegebene Vorrichtung den Meßbereich eines gewöhnlichen elektrischen Zeigergerätes um mehrere Zehn erpotenzen und kann doch im ganzen Bereich mit derselben relativen Genauigkeit Ablesungen vornehmen.
• Das hier beschriebene Voltmeter lerfordert keine besonderen feinmechanischen Arbeiten, sondern kann aus handelsüblichen Schaltelementen zusammen, gestellt und auch für Netzanschlußbetrieb ausgebildet werden.

Claims (7)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Logarithmisches Röhrenvoltmeter mit Rückwärtsregelung, gekennzeichnet durch die Einschaltung eines elektrischen Netzwerkes, insbesondere eines Widerstandes, in die Kathodenzuführung einer Exponentialröhre von einer solchen Größe, daß die Regelcharakteristik über den normalen Bereich zusätzlich logaritbhmisch-linear verlängert wird.
2. 2. Logarithmisches Röhrenvoltmeter nach Anspruch I, dadurch, gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Stufen für jede Stufe ein besonderes Netzwerk (Widerstand) in der Kathodenzuführung vorgesehen wird.
3. 3. Logarithmisches Röhrenvoltmeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Gegentaktschaltung ein gemeinsamer Kathodenwiderstand für jede Gegentaktstufe benutzt wird.
4. 4. Lqgarithmisches Röhrenvoltmeter nach Anspruch In dadurch gekennzeichnet, daß zur Glättung der Regelspannung in an sich bekannter Weise ein abgestimmter Kreis benutzt wird, dessen Eigenschwingung unterhalb des Tonfrequenzbereiches liegt.
5. 5. Logarithmisches Röhrenvoltmeter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung dieses Kreises zur Beeinflussung der Einstellzeit des Anzeigegerätes veränderlich ist.
6. 6.Logarithmisches Röhrenvoltmeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Regelschwingungen eine Kondensatorkette benutzt wird, die zwischen dem Regelverstärker und der Gleichrichtung eingeschaltet und unterhalb des Tonfrequenzbereiches abgestimmt ist.
7. 7. Logarithmisches Röhrenvoltmeter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsübertrager eine besondere Wicklung (I2) erhält zur Beobachtung des. Momentanwertes der Wechselspannung.