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Vorrichtung zum Stabilisieren von Gleichspannungen Es ist bekannt
daß sich aus Spannungen, die mehr oder weniger starken Schwankungen unterworfen
sind, mit Hilfe von Glimmentladungsstrecken Spannungen ableiten lassen, in denen
diese Schwankungen nicht mehr oder nur in ganz geringem Maße auftreten. Hierzu hat
man bisher,die Brennspannung der Glimmentladungsstnecke ausgenutzt, indem die Glimmstrecke
dauernd über einen Vorwiderstand mit der schwankenden Spannungsquelle verbunden
und auf der Brennspannung gehalten wird. Der von der Glimmstrecke aufgenommene Strom
ändert sich dann bei Spannungsschwankungen der Stromquelle derart, daß diese Schwankungen
im Vorwiderstand ausgeglichen werden und .an der Entladungsstrecke die Konstanz
der Spannung aufrechterhalten bleibt. Diese Spannungsstabilisierung findet insbesondere
Anwendung zur Erzeugung konstanter Gittervorspannungen in Röhrenschaltungen. Die
Ausnutzung der Brennspannung zum Stabilisieren hat den. Nachteil, daß die Spannungsquelle
durch die Glimmstrecke dauernd belastet wird und dabei das Herabsetzen der Belastung
begrenzt ist durch die zum Brennen der Glimmstrecke erforderliche Mindeststromstärke.
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Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, nicht die Brennspannung,
sondern die Zündspannung einer Gl2mmentladungsstrecke zum Stabilisieren von Spannungen
auszunutzen. Dies läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß die Glimmlampe
mit einem Kondensator und Ladewiderstand zu einer Kippkreisanordnung verbunden ist,
die .durch die zu stabilisierende Spannung betrieben wird, und daß die Zündspannung
der Glimmlampe die stabilisierte Spannung beeinflußt. Der Verbrauch einer derartigen
Anordnung ist durch den Ladewiderstand des Kippkreises bestimmt und kann durch Wahl
eines hochohmigen Widerstandes äußerst klein
gehalten werden. Die
Zündspannung der Glimmlampen ist zwar nicht in gleichem Maße konstant wie die Brennspannung.
Für viele Zwecke ist aber die Stabilität auch der Zündspannung ausreichend, so daß
man eine etwas verringerte Konstanz der Spannung im Hinblick auf den Vorteil der
geringen Belastung der Spannungsquelle in Kauf nehmen kann. Insbesondere kann die
Erfindung zur Erzeugung von Gittervorspannungen in Empfangsanlagen Anwendung finden,
in denen verhältnismäßig selten oder einmalig bestimmte Vorgänge, zum Beispiel Alarmsignale,
bei Überschreiten einer gewissen Empfangsamplitude ausgelöst werden sollen.
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Auf 'der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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Fig. i zeigt eine Empfangsschaltung für Schallwellen mit stabilisierter
Batteriespannung.
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Fig. 2 zeigt eine Abänderung der Schaltung nach Fig. i, bei der die
stabilisierte Spannung von der Empfangswechselspannung selbst abgeleitet wird.
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Fig. 2 a zeigt .die Schaltung eines Relaisverstärkers.
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Fig. 3 zeigt eine Stabilisierschaltung zur Erzeugung mehrerer voneinander
unabhängiger stabilisierter Spannungen.
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Fig. .1. zeigt eine Schaltung mit von" der Zündspannung der Glimmlampe
abweichender stabilisierter Spannung.
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Fig. 5 zeigt die Kombination eines rückgekoppelten Relaisverstärkers
mit einer Schaltung zur Spannungsvervielfachung als Spannungserzeuger.
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Im dargestellten Beispiel Fig. i ist i eine Batterie, die an einen
Kipplzreis, bestehend aus Ladewiderstand 3, Kondensator d. mit parallel liegender
Glimmlampe 5, angeschlossen ist. Der Kondensator d. wird über den Widerstand 3 bis
zur Zündspannung der Glimmlampe 5 aufgeladen. Sodann entlädt er sich über die Glimmlampe
5 bis auf deren Löschspannung, und der Ladevorgang beginnt von neuem. Die Spitzenspannung
des Kondensators .I bzw. Zündspannung .der Glimmlampe 5 wird als stabilisierte Spannung
ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist die Glimmlampe 5 über einen Gleichrichter 6 mit
einem zweiten Kondensator 7 verbunden, wobei der Gleichrichter so angeordnet ist,
daß der Kondensator von der Spannungsquelle i aus zwar aufgeladen werden, sich aber
nicht über die Glimmlampe oder die Spannungsquelle entladen kann. Der Kondensator
7 nimmt somit die Spitzenspannung oder Zündspannung auf, die dann an den Klemmen
C und D als stabilisierte Spannung entnommen werden kann.
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Im dargestellten Beispiel dient die stabilisierte, am Kondensator
7 erzeugte Spannung als positive Vorspannung für ein Gasentladungsrohr 35 mit Gitter
36. Die Vorspannung wird zweckmäßig so eingestellt, daß sie etwas unterhalb der
für das Zünden des Rohres 35 erforderlichen Spannung liegt. Das Gitter 36 ist über
einen Verstärker 37 mit einem Schallempfänger 32 verbunden. Überschreitet die am
Schallempfänger 32 ankommende Amplitude eine gewisse Schwelle, so wird das Rohr
35 zum Zünden gebracht, und es kann durch ein im Anodenkreis des Rohres liegendes
Relais 38 eine Anzeige hervorgerufen, zum Beispiel ein Alarmsignal oder ein sonstiger
Vorgang ausgelöst werden.
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Die zu stabilisierende Spannung kann statt von einer Batterie auch
von einer Wechselspannungsquelle abgeleitet «-erden, wie in Fig. 2 beispielsw eise
dargestellt. Hier wird die Empfangspannung am Schallempfänger 32 selbst zur Erzeugung
der stabilisierten Vorspannung für das Relaisrohr 35 benutzt. Zu diesem Zweck wird
die kleine Empfangswechselspannung, die der Empfänger 32 liefert, wesentlich heraufgesetzt.
In der Schaltung Fig. 2 sind hierzu -zwei verschiedene*
:Mittel vorgesehen.
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Zunächst erfolgt eine Verstärkung der Empfangsspannung durch einen
Relaisverstärker 3.4. Dieser besteht zum Beispiel aus einem Elektromagnet 23, einer
Schwingzunge mit Kohlekapsel 24 und Gegenelektrode 25 und einer kleinen Batterie
29. Der Relaisverstärker 34 ist mit dem Empfänger 32 und der Batterie 29 zu zwei
Stromkreisen zusammengeschlossen, wobei der Empfänger 32, der Elektromagnet -23
und die Batterie 29 einen Stromkreis und die Schwingzunge 24 mit Gegenelektrode
25 und Batterie 29 den -zweiten Stromkreis bilden. In dieser Schaltung ist als Empfänger
ein Kohlemikrophon zu verwenden. Der Relaisverstärker läßt sich jedoch auch so schalten,
daß er für andere Empfänger, zum Beispiel elektrodynamische Empfänger, zu gebrauchen
ist; eine solche Schaltung zeigt Fig. 2 a. Hier sind ebenfalls zwei Stromkreise
vorhanden; diese sind aber vollständig getrennt, und die Batterie 29 liegt lediglich
in dem Stromkreis der Schwingzunge und Kohlekapsel2.I und Gegenelektrode 25, während
der Elektromagnet 23 mit beiden Polen unmittelbar an den Empfänger 32 angeschlossen
ist.
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Der Ausgang des Relaisverstärkers ist an i die Primärspule eines Übertragers
8, 9 angeschlossen, durch den die Ausgangsspannung des Verstärkers nochmals hoch
hinauftransformiert wird. In ,den Sekundärkreis des Übertragers sind ein Gleichrichter
io und i Kondensator i i eingeschaltet, so daß sich an den i Kondensator i i eine
hohe Gleichspannung
aufbaut. Diese Gleichspannung wird dann .durch
eine Kippkreisschaltung 3 bis 7 wie in Fig. i stabilisiert und dem Relaisrohr 35
als Vorspamzung zugeführt. 43 ist ein Schutzwiderstand zur Strombegrenzung bei der
Kippentladung.
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Die gewünschte stabilisierte Steuerspannung stellt sich an den Punkten
C, D erst bei Überschreiten einer gewissen Geräuschintensität ein. Der Vorteil dieser
Schaltung liegt darin, daß der Übertrager 8, 9 infolge der praktisch leistungslosen
Stabilisierung nicht belastet wird" und weitere Sekundärwicklungen zu anderen Zwecken
vollauf ausgenutzt werden können. Hierbei würde der in Fig. 2 mit ii bezeichnete
Kondensator beispielsweise sehr klein werden können, oder er könnte auch ganz wegfallen.
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Die Ausgangsspannung des Relaisverstärkers kann ferner nach Gleichrichtung
in einem Gleichrichter 40 und Glättung durch einen Kondensator 41 und Widerstand
42 dem Gitter des Rohres 35 als Steuerspannung zugeführt werden. Der Widerstand
42 kann vorzugsweise hochohmig gewählt werden und verhindert eine Belastung .des
Übertragers 8, 9.
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Es ist auch möglich durch den stabilisierenden Kippkreis voneinander
getrennte stabilisierte Spannungen für verschiedene Zwecke zu liefern. Eine Schaltung
hierfür ist in Fig. 3 angegeben. Hierbei ist der Kondensator 7, an dem sich die
stabilisierte Spannung aufbaut,--durch zwei Gleichrichter 6 und 12 von den Polen
der Glimmlampe 5 getrennt. Dadurch lassen sich gleiche Kondensatör-Gleichrichterschaltungen
zu der Schaltung 6, 7, 12 parallel legen. Auf der Zeichnung sind noch zwei weitere
Kondensatoren i 5 und 18 mit Gleichrichtern 13, 14 und 16, 17 :dargestellt. An den
Kondensatoren (Spannungspunkte C, D, G, H und I, K) lassen sich dann
die getrennten Steuerspannungen abgreifen. Wenn die Punkte D, H, K auf demselben
Potential liegen dürfen, so können die Gleichrichter 12, 14, 1.7 fortfallen.
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Vielfach ist es erwünscht, eine stabilisierte Steuerspannung bestimmter
Größe, die von der durch,die Röhrendaten festgelegten Zündspannung abweicht, zu
erzeugen. Dies kann, wie in Fig. 4 dargestellt, .dadurch erreicht werden, daß dem
Kondensator 7 ein hochohmiger Spannungsteiler 19, 20 parallel geschaltet wird, der
mit einem Abgriff für die gewünschte Teilspannung versehen ist. Diese Teilspannung
wird zweckmäßig über einen Gleichrichter 21 einem weiteren Kondensator 22 zugeführt.
An den Punkten L, D herrscht dann die stabilisierte Spannung, die Wählweise
durch den Spannungsteiler i9, 2o eingestellt werden kann. Der Gleichrichter 21 hat
die Aufgabe, die Kondensatoren 22 und 7 voneinander zu trennen. Es kann denn die
Ladung ,des Kondensators 7 für eift41 einmaligen Schaltvorgang verbraucht werden,
ohne .d,#ß sich die Steuerspannung an den Ausgangspunkten L, D ändert. Es muß bei
dieser Schaltung allerdings (die Bedingung erfüllt sein, daß die Belastung des Kondensatörs
7 durch die Widerstandskombination der Spannungsteilung kleiner ist als,die durch
den Kippkreis 3, 4, 5 verursachte Belastung der zu stabilisierenden Gleichspannung.
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Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung hoher Gleichspannungen
mittels einer kleinen Batterie 29. Es sind hierbei zwei Relaisverstärker 34, 34a
entsprechend dem Relaisverstärker 34 der Schaltung Fig. 2 zu einem selbsterregten
Schwingkreis miteinander verbunden. Der zweite Relaisverstärker 34.1 besteht wieder
aus einem Elektromagnet 26, einer Schwingzunge mit Kohlekapse127 und einer Gegenelektrode
28. Die beiden Relaisverstärker 34 und 34a sind so miteinander verbunden, daß ihre
Elektromagnete und ihre Schwingungen mit Kohlekapseln wechselweise in gleichen Stromkreisen
liegen, also der Elektromagnet 23 des Verstärkers 34 mit der Schwingzunge und Kohlekapsel
25 mit Gegenelektrode 28 -des Verstärkers 34a in einem Stromkreis und der Elektromagnet
26 des Verstärkers 34a mit der Schwingzunge und Kohlekapsel 24 mit Gegenelektrode
25 des Verstärkers 34 in dem anderen Stromkreis. Die Batterie 29 ist beiden Stromkreisen
gemeinsam. Die zu verwendende Ausgangsspannung kann an verschiedenen Punkten abgenommen
werden, beispielsweise an den beiden Polen des Elektromagnets 26 oder, wie in der
Zeichnung dargestellt, an der Gegenelektrode 28 und zwischen Gegenelektrode 25 und
Elektromagnet 26. Diese beiden Punkte sind mit der Primärspule 8 eines Übertragers
8, 9 verbunden, wobei zur Vermeidung einer Gleichstrombelastung noch ein Kondensator
39 eingeschaltet ist.
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In -dem so beschriebenen rückgekoppelten Verstärker entsteht durch
Selbsterregung eine elektrische Schwingung, die der Übertrager über seine Sekundärwicklung
9 einer erweiterten sogenannten Delon-Schaltung zuführt, .die aus einer Kette von
Kondensatoren 30 und Gleichrichtern 31 besteht. An den Punkten
A, B der erweiterten Delon-Sch.altung baut sich eine Gleichspannung auf,
die um ein entsprechend der Zahl der Kettenglieder Vielfaches höher ist als die
Ausgangsspannung des Übertragers. Diese Gleichspannung wird sodann einer Stabilisierungsschaltung
gemäß Fig. i zugeführt.
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Die Batterie 2.9 kann durch ein aus einer oder mehreren Zellen bestehendes
Trockenelement dargestellt werden. Es können mit,der
angegebenen
Schaltung von dem Trockenelement % bis i Jahr hindurch Spannungen von etwa ioo bis
2ooo V (je nach Wahl der Zündspannung der Glimmlampe) bei® Dauerbetrieb geliefert
werden.
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Es ist möglich, zur Erzeugung der elektrischen Schwingungen mittels
Rückkopplung nur einen Relaisverstärker zu benutzen.
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Die Kondensatoren 7, 15, 18, 22, die die stabilisierte Spannung
tragen, können ohne weiteres eine große Kapazität haben. Wenn also durch eine zweite
Steuerbeeinflussung die obengenannten Glimmlampen zur Zündung veranlaßt werden,
kann mit den Kondensatoren 7, 15, 18, 22 für einen kurzen Augenblick eine erhebliche
Arbeitsleistung erzeugt werden. Selbstverständlich kann das Entladen dieser Kondensatoren
nur verhältnismäßig selten vorgenommen werden, weil die Zeitkonstante für die Aufladung
dieser Kondensatoren entsprechend dem hochohmigen Widerstand 3 sehr groß ist.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele
beschränkt, sondern es sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungsformen
möglich. Es können anstatt der in Fig. 2 und 2,1 verwendeten Relaisverstärker auch
rückgekoppelte Relaisverstärker, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt, verwendet
werden. Es ist dann der Empfänger 3a in die Batterieleitung einzuschalten. Dabei
kann man den Rückkopplungsgrad zum Beispiel durch Verwendung eines empfindlichen
Widerstandes so einstellen, daß Glas Gesamtsystem erst dann sich selbst erregt,
wenn Schallwellen auf das Mikrophon auftreffen. Eine derartige Schaltung würde einem
durch Rückkopplung entdämpften Verstärker entsprechen. Ferner können für Relaisverstärker
und selbsterregte Schwingschaltung nach Fig. 5 auch andere Schaltungen verwendet
werden. Die Verstärker 34. und 34.a können zum Beispiel auch mit der Primärspule
8 und der Batterie 29 einen einzigen Stromkreis bilden. `