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Gerät zum Messen, Anzeigen und Signalisieren der Frequenz von Wechselspannungen
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Geräten zum Messen, Anzeigen und Signalisieren
der Frequenz von Wechselspannungen.
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Dabei wird eine Glimmlampe in Blinkschaltung, auch' Glimmgenerator
genannt; verweadet. Insbesondere sollen die Geräte dazu dienen, irgendwelche Signal-
oder Registriervorrichtungen beim Auftreten blestimmter Einzeltöne zum Ansprechen
zu bringen. Diese Aufgabe tritt nicht nur bei der Frequenzmessung, sondern auch
bei vielen anderen Anordnungen auf, z.-B. bei kardiographischen und solchen der
Telegraphie sowie bei Frequenzsieben.
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Die Blink- oder Hittòrfschaltung besteht bekanntlich aus einer Glimmlampe
oder sonstigen gasgefüllten Entladungsröhre (1), einem Widerstand (2) und einem
zur Glimmlampe parallel liegiea2denKlolnldensattor (3). Als Spannungsquelle dient
eine Gleichspannung (4). Die Frequenz der Blinkschaltung kann durch Veränderung
der Kapazität oder des Widerstands variiert werden.
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Diese 13linkschaltung findet in der Technik vielfach Verwendung.
So benutzt man sie beispielsweise zum Synchronisieren von Meßfrequenzen, indem man
einen Röhrengenerator durch die Blinkfrequenz stabilisiert. Zum Messen oder Anzeigen
von Frequenzen kann diese Anordnung allerdings nur nach dem Schwebungstonverfahren
benutzt werden. Das Kennseichen- für die Übereinstimmung der Meßfrequenz. mit der
BlinEfrequenz ist dabei bekanntlich das Verschwinden des Schwebungstones, der z.B.
an einem Instrument beobachtet wird. Bei genauer Messung, ins. besondere von Tonfrequenzen,
ist das Verfahren sehr umständlich und zeitraubend, da Schwebungen bis zu 1 Sek.
Dauer und darüber festgestellt werden massen; außerdem läßt sich die Frequenzübereinstimmung
nicht wie bei der yorliegenden Erfindung durch ein Relais o. dgl. anzeigen.
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Bei den als Glimmrelais bekannten Anordzungen liegt im Gegensatz
zu den aingegebenen Schaltungen die Gleichspannung stets. unterhalb der Zündspannung
der Glimmlampe. Durch die ankommenden Impulse wird dann die Kondensatorspannung
auf die Zündspännung erhöht. Die Zündung erfolgt also immer dann, wenn die ankommende
Wechselspannung ein Maximum hat. Damit wird zwangsläufig die Frequenz der Blinkentladung
stets gleich der Frequenz der ankommenden Steuerspannung. Eine derartige Schaltung
kann also niemals zum Messen oder Anzeigen von Frequenzen benutzt werden; sie kann
höchstens. zur Verstärkung von Impulsen verwendet werden.
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Bei den vorliegenden Schaltunjgen arbeitet man mit vollständigen
Glimmgeneratoren, die auf bestimmte Töne eingestellt werden können,
was
aber nur dann möglich ist, wenn man die Gleichspannung oberhalb der Zündspannung
wählt. Der Blinkvorgang spielt; sich -bekanntlich in der Weise ab, daß der.
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Kondensator (3) über den Widerstand'( aufgeladen wird. Da die Glimmlampe
in erç loschenem Zustand einen sehr hohen Widerstand besitzt, steigt die Spannung
am Kondensator immer mehr, bis sie die Zündspannung der Glimmlampe erreicht hat.
In diesem Augenblick zündet die Lampe, ihr Widerstand sinkt, und der Kondensator
entlädt sich über den Indikator (5). Hat die Kondensatorspannung die Löschspannung
der Glimmlampe erreicht, so erlischt die Glimmröhre, und der Vorgang beginnt von
neuem.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist biergegen dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer derartigen Blinkschaltung der feste oder veränderbare Kondensator
oder die Glimmlampe durch ein mechanisches Relais oder eine gesteuerte Elektronen^
oder Glimmröhre im Rhythmus der zu ermittelnden Frequenz derart kurzgeschlossen
wird, daß die Glimmlampe der linkschaltung nur blinkt, wenn die Meßfrequenz niederer
als die Blinkfrequenz ist.
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In den beiliegenden Zeichnungen sind nun beispielsweise einige Möglichkeiten
wiedergegeben, wie der Blinkvorgang durch die zu messende oder anzuzeigende Wechselspannung
gesteuert werden kann. Legt man die Wechseispannung, gegebenenfalls über einen Verstärker,
an ein Relais, dessen Kontakt, wie Fig. I zeigt, parallel zum Kondensator liegt,
so werden sich die Vorgänge wie folgt abspielen: Der Kondensator wird über den widerstand
nur in der Zeit aufgeladen, in der der Relaiskontakt offen ist; beim AD-fallen des
Relais dagegen wird der Kondensator entladen, und die Aufladung in der nächsten
Öffnungsperiode beginnt von neuem.
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Die Glimmlampe wird bei diesen Vorgängen nur dann zünden, wenn der
Kondensator während der Ladeperiode auf eine Spannung, die gleich oder höher als
die Zündspannung ist, geladen wird. Erreicht dagegen die Kondensatorspannung die
Zündspannung nicht, so entlädt sich der Kondensator nicht über die Glimmlampe, sondern
über den Relaiskontakt.
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Liegt z.B. eine bestimmte Ruffrequenz 1 am Relais 6, so wird der
Kontakt 7 mit derselben Frequenz geöffnet und geschlossen.
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Verändert man nun die Blinkfrequenz beispielsweise durch Drehen des
Kondensators 3, so verändert sich dadurch, bei gleichbleibendem Widerstand 2, also
bei gleichem Ladestrom, die Zeit, in der der Kondensator 3 auf eine bestimmte Spannung,
hier die Zündspannung der Glimmlampe, gestiegen ist. Da die Öffnungszeit des Kontaktes
stets dieselbe bleibt, wird einmal bei einer ganz bestimmten Kondensatorstellung
der Augenblick eintreten, wo die Ladezeit des Kondensators auf die ;:wndspannnng
mit der Öffnungszeit des Kona'ktes genau übereinstimmt. Von diesem ;Ä\'genblick
an, also von dieser Stellung des Kondensators an, spricht danp die Glimm lampe und
damit auch der Indikator 5 an.
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Das Aufleuchten der Glimmlampe ist also ein Zeichen für die Übereinstimmung
der Blinkfrequenz mit der zu messenden oder - anzuzeigenden Frequenz.
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Statt parallel zum Kondensator kann man den Kontakt ebensogut auch,
wie Fig. 2 zeigt, parallel zur Glimmlampe legen; in Fig. 3 liegt der Unterbrecberkontakt
direkt im Ladekreis des Kondensators, und ein zweiter Kontakt schließt den Kondensator
im Rhythmus der Wechselspannung kurz. In beiden Fällen sind die Vorgänge dieselben
wie bei Schaltung I.
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Schließlich kann die Steuerung der Blinkschaltung auch so erfolgen,
daß man, wie Fig. 4 zeigt, den Kondensator durch eine Röhre, deren Heizung über
einenTransformator angeschlossen ist, kurzschließt. Ist d!ie Wechselspannung Null
oder sehr klein, dann bildet die Röhre einen hohen Widerstand, der sich mit zunehmender
Heizung rasch vermindert, und bewirkt, daß im Augenblick des Wechselannungsmaximums
der Kondensator so gut wie kurzgeschlossen ist. Die Wechselspannung kann aber auch,
wie Fig. 5 zeigt, dem Gitter einer Röhre, evtl. über einen Gleichrichter, zugeführt
werden. Die Wirkungsweise ist so, daß durch die Wechselkomponente die negative Gittervorspannung
der Röhre kompensiert wird, so daß die Gitterblockierung im Rhythmus der Wechselspannung
aufgehoben wird und der Kunden sator sich über die Röhre entlädt. Der Vorteil, besonders
der letztgenannten Anordnung gegeniiber denen mit Relais, ist, daß die Kohle trägheitsios
arbeitet und z.B. auch auf Doppel- und Mehrfachtöne anspricht.
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Bei der in Fig. 6 dargestellten Schaltung erfolgt die Kondensatorentladung
über eine Glimmlampe, die durch die Wechselspannung gezündet wird. Um zu verineiden,
daß die Ruffrequenz den Kondensator zusätzlich auflädt, führt man die Wechselspannung
zwei Hilfselektroden der Glimmröhre zu.
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Die an den Klemmen 6 liegende Rufspannung kann durch Schwingungskreise
und Filter, insbesondere durch sog. Lochfilter, bereits außerhalb des Glimtnfrequenzsiebes
vorgesiebt und auf verschiedene parallel liegende Anordnungen übertragen werden.
So ist z. B. eine Trennung der Töne nach Oktaven durch Filter ohne weiteres möglich;
hinter diesen Filtern liegen dann die Glimmfrequenzsiebe,
die nur
für einen Frequenzbereich von einer Oktave gebaut sind.
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Je nach den Anfordermlgen, die an das Glimmfrequenzsieb gestellt
werden, kann als Indikator ein Telephon, Instrument, ein Relais oder auch eine kompliziertere
Anordnung benutzt werden. Soll auf einen bestimmten Rufton ein bestimtntes Relais
ansprechen, so kann man beispielsweise die auf Beilage 2 (Fig. 7) dargestellte Indikatorschaltung
verwenden. Der Rufton wird dem Relais 6 zugeführt; der Kondensatpr wird durch einen
kleinen Motor in Umdrehungen versetzt, und zwar so, daß die Kapazität sich verringert.
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Die Spannung steigt also bei gleicher - Ladezeit an und erreicht bei.
einer ganz bestimmten Kondensatorstellung die Zündspannung der Glimmlampe. Man bringt
nun aufs der Achse des rotierenden Kondensators eine Bürste 9 isoliert an, die auf
einer Kontaktscheibe 7 schleift. An die voneinander isolierten Sek toren der Kontnktscheibe
sind so viele Re lais 10 mit entsprechenden Kontakten Ii angeschlossen, als verschiedene
Frequenzen übertragen werden sollen. Je nach der Frequenz des Ruftones wird dann
ans dieser Relaisgruppe im Moment der Glimmlampenzündung ein ganz bestimmtes Relais
betätigt. Da die Blinkstrüme im allgemeinen für das Ansprechen der Relais nicht
ausreichen, ist noch ein Verstärker 8 vorgesehen. Der Nachteil dieser Schaltung
ist, daß von einer bestimmten Kondensatorstellung ab alle Relais -ansprechen, da
ja die Zündung der Glimmlampe auch dann erfolgt, wenn die Kapazität kleiner als
'die Mindestkapazität ist. Diesen Nachteil kann man durch eine einfache Kontaktvorrichtung
beheben, die den Kondensator oder die Glimmlampe nach dem Ansprechen des ersten
Relais für den Rest einer Umdrehung kurzschließt.
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Die Tatsache, daß die angegebenen Schaltungen nicht auf eine Einzelfrequenz,
sondern auf alle Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz ansprechen, hat zur Folge,
daß die Anordnungen auch dann zünden, wenn der Kondensator bei Ankunft einer bestimmten
Ruffrequenz zufällig auf einer Frequenz oberhalb der Ruffrequenz steht; es würde
dann ein falscher Ton angezeigt. Diesen Fehler kann man dadurch leicht vermeiden,
daß man die Ruffrequenz erst dann wirken läßt, - wenn die Kapazität des rotierenden
Kondensators von ihrem höchsten Wert abnimmt.