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Röhren-Kipprelais-Anordnung in einer Gleichstrom-Rückkopplungsschaltung
für Kurzzeitmessungen Es sind Einrichtungen zum Messen kurzer Zeitintervalle bekannt,
bei -denen eine Wechselspannung ,bekannter Frequenz zu Beginn des zu messenden Zeitintervalls
eingeschaltet und einer Impulszähleinrichtung zugeleitet, am Ende dieses Zeitintervalls
jedoch wieder ausgeschaltet wird. Die Länge des zu messenden Zeitintervalls ergibt
sich dann aus der Frequenz der Wechselspannung und aus der 4nzahl,der von der Impulszähleinrichtung
gezählten Perioden dieser Wechselspannung. Die bei dieser Art der Kurzzeitmessung,
wie auch auf anderen Gebieten, beispielsweise auf den Gebieten der Höhenstrahlungsforschung
und der Erforschung der Radioaktivität, vorliegende grundsätzliche Aufgabe, elektrische
Impulse zu zählen, kann bekanntlich mit auf elektromechanischer Grundlage beruhenden
Zähleinrichtungen, z. B. mit den sog. Schrittzähl-,verken, gelöst tverden. Auf dem
Gebiet der Fernmessung nach dem Impulsverfahren ist diese Aufgabe auch mit Relaiskombinationen
gelöst worden, .die nach .dem sog. Dualsystem arbeiten. Derartige Schrittzählwerke
und Relaiskombinationen sind, da sie mit mechanisch bewegten, trägheitsbehafteten
Teilen versehen sind, nur bis zu Impulshäufigkeiten von etwa ioo Impulsen je Sekunde
brauchbar. Wenn jedoch größere Impulshäufigkeiten gezählt werden sollen, -dann ist
man auf die Anwendung bekannter Elektronenröhrenschaltungen angewiesen, wobei der
Höchstwert der mit derartigen Elektronenröhrenschaltungen noch zählbaren Impulshäufigkeit
begrenzt ist .durch die kapazitiven Eigenschaften -der benutzten Röhren, und zwar
in derselben Weise, wie dies auf dem Gebiete der sog. Breifibandverstärker der Fall
ist. Es sind auch :Schaltungen, die mit Ionenröhren, sog. Thyratronen, arbeiten,
bekanntgeworden,
hei denen _ler Höchstwert der damit noch zählbaren
Impulsliättfigleit durch die Relaxationszeit der Ionenstrecke gegeben ist und etwa
12 ooo Impulse je Sekunde beträgt.
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Für die bei derartigen Zähleinrichtungen verwendbaren Elektronen-
oder Ionenröhreiischalangen ist die Tatsache charakteristisch, daß solche Schaltungen
zwei stabile Zustäna haben, alle anderen noch denkbaren Zustänc@°: jedoch labil
sind. Die f.Jberführung des einest, der beiden stabilen Zustände in den jeweiis
anderen kann dabei sowohl durch einen entsprechenden Eingriff in die eigentliche
Schaltung oder aber durch geeignete Zuführung eines elektrischen Impulses von außen
her herbelgeführt werden. Die Eistenz nur zweier stabiler Zustände bringt es mit
sich, daß die Zählschaltung nach dem Prinzip des Dualsystems an Stelle des Dezimalsystems
aufgebaut werden muß.
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Die erwähnten beiden stabilen Zustände sind bei den Ionenröhren in
besonders einfaeher Weise dadurch charakterisiert, daß die benutzte i onenröhre
(; Thy ratron) sich entweder im stromlosen Zustand oder aber ian gezündeten Zustand
befindet. Bei Verwendung von Elektronenröhren hingegen lassen sich Schaltungen,
deren sp;zielle Eigenschaft die Existenz zweier stabiler Zustände ist, besonders
einfach in der Weise verwirklichen, daß zwei Elektronenröhren gleichstrommäßig gegenseitig
aufeinander rückgekoppelt sind, wobei die beiden stabilen Zustände dadurch charakterisiert
sind, daß jeweils die eine der beiden Elektronenröhren ihren vollen Strom führt,
während die andere gesperrt ist, und umgekehrt.
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.Bekanntlich kann die Verwirklichung der Zählung elektrischer Impulse
nach dein Dualsystem in der Weise vorgenommen werden, daß durch besondere Mittel,
z. B. durch Verzögerungsitiittel (iiondensatoren o. dgl.) in der Kippschaltung,
erreicht wird, daß von jeiweils zwei a=afeinanderfolgenden eintreffenden Impulsen
der erste die Kippschaltung aus ihrem Ausgangszustand in den anderen stabilen Zustand
kippt, während der zweite Inipuls sie wieder in den» Ausgangszustand zurückfiilirt.
Hierbei treten nun in dein Anodenstromkreis jeder der beiden Elektronenröhren der
Kippschaltung Impulse entgegengesetzten Vorzeichens auf. Schaltet man daher a n
eine der beiden Anoden unter Zuhilfenahme einer Gleichrichterwirkung eine weitere
ebensolche Kippstufe an, so wird diese zweite Kippstufe nur von den Ausgangsimpulsen
gleichen Vorzeichens der erste:i Kippstufe beeinflußt. Die zweite Kippstufe kippt
also beim fortlaufenden Eintreffen von Impulsen am Eingang der ersten Kippstufe
mit halber Häufigkeit hin und her wie die erste isippstufe. Da sich beliebig viele
Kippstufen in dieser v` eise kaskadenartig hintereinanderschalten lassen, so ist
die Aufgabe der Zählung nach dein Dualsystem hiermit gelöst.
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Soweit bei derartigen Einrichtungen bisher -bereits Gleichstromkippschaltungen
mit Elek-'trönenröhre benutzt wurden, hatten diese -C'rleichstromkippschaltungen
verschiedenartige 1 ächteile. Beim Entwurf derartiger Gleichstrornkippschaltungen
kommt es bekanntlich darauf an, positive Gleichspannungen von den Steuergittern
der beiden Elektronenröhren fernzuhalten. Zur Lösung dieser Aufgabe wurden bisher
verschiedeneWege beschritten, von denen der erste darin besteht, daß für beide Röhren
getrennte Anodenspannungsquellen benutzt wurden. Dieser Weg -würde bei einer nach
dem Dualsystem arbeitenden Iurzzeitmeßeinrichtung mit zahlreichen kaska.denartig
hintereinandergeschalteten Kippstufen zu einem praktisch untragbar großen Aufwand
an Anodenbatterien führen und ist daher nicht gangbar. Der zweite Weg besteht darin,
vor jedes der beiden Steuergitter eine eine Gegenspannung erzeugende Batterie zu
legen, -wobei natürlich der Aufwand an Batterien praktisch ebenso groß wird wie
bei dem erstgenannten Weg.
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Der dritte Weg besteht darin, die gleichstrommäßige Rückkopplung über
zwei Spannungsteiler vorzunehmen, deren erste Endpunkte jeweils finit der Anode
einer der beiden Röhren, deren Abgriffe mit dein Steuergitter jeweils der anderer.
Röhre verbunden sind, und deren zweiteEndpunkte gemeinsam an eine negative Gittervorspannung
angeschlossen sind. Dieser dritte Weg bietet zwar die Möglichkeit, bei einer nach
dem Dualsystem arbeitenden Kurzzeitmeßeinrichtung finit zahlreichen kaskadenartig
hintereinandergeschalteten Kippstufen den erwähnten, untragbar großen Aufwand an
vielen voneinander getrennten Spannungsquellen zu vermeiden, indem man alle Kippstufen
an eine gemeinsame Spannungsquelle anschließt; er hat aber noch .den Nachteil, daß
mindestens drei Spannungsabgrifte an der Anodenspannungsquelle, z. B. einem \ etzanschlußgerät,
erforderlich sind, meistens aber noch mehr Spannungsabgriffe, weil nicht alle in
der Kurzzeitnießeinrichtung enthaltenen Gleichstromkippschaltungen finit der gleichen
Gittervorspannung betrieben -werden können infolge der Verschiedenheit der Kennlinien
der benutzten Elektronenröhren, zumal es aus praktischen Griiriden erforderlich
sein kann, die in einer Kurzzeitmeßeinrichtting enthaltenen Gleichstrornkippschaltungen
nicht sämtlich aus einem und demselben Röhrentyp aufzubauen. Diese Art der Zusammenschaltung
der Gleichstromkipp,
ächaltungen an eine -gemeinsame Spannungsquelle
,bringt aber den weiteren Nachteil mit sich, daß im Augenblick des Kippens einer
der vielen Kippschaltungen in den Anodenstromkreisen der beiden Elektronenröhren
#dieser Kippschaltung .ein starker Stromstoß _auftritt, der bei nicht. ausreichend
kleinem innerem Widerstand- der Anodenspannungsquelle, z. B. des Netzanschlußgerätes,
eine störende Beeinflussung der anderen Kippschaltungen in der Weise hervorrufen
kann, daß eine oder einige .der anderen Kippschaltungen in unerwünschter Weise ebenfalls
zum Kippen gebracht werden, so daß ein gänzlich falsches Zählergebnis auftreten
kann. Dieser starke Stromstoß kommt hauptsächlich dadurch zustande, daß im Augenblick
des Kippgins die beiden zur Kippschaltung gehörenden Elektronenröhren ihre Kennlinie
miteinander entsprechender GeschvAndigkeit in entgegengesetzter Richtung durchlaufen.
Da nun in den beiden stabilen Zuständen jeweils eine der beiden Röhren ganz gesperrt
ist, muß beim Kippen auch der stark gekrümmte Teil der Kennlinie .durchlaufen werden.
Hierdurch wird bewirkt, daß durch das entgegengesetzt gerichtete Durchlaufen der
Kennlinie in dem Augenblick des Kippgins die Summe der Anodenströme der beiden Röhren
vorübergIlhend einen erheblich anderen Betrag haben muß als derjenige Betzag, der
gleich dem im stabilen Zustand in jeweils einer der beiden Röhren fließenden Anodenstrom
ist. Diese vorübergehende Änderung der Summe ,der beiden Anodenströme bedeutet aber
einen Stromstoß, der sich in der geschilderten Weise auswirken kann.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Röhren-Kipprelais-Anordnung
in einer Gleichstrom - Rückkopplungsschaltung für Kurzzeitmessungen unter Verwendung
von einer gemeinsamen, einseitig geerdeten Anoden- und Gittersp.annungsquelle, welche
dievorgenannten Nachteile nicht besitzt und die dadurch gekennzeichnet ist, daß
an dem geerdeten Pol der Anodenspannungsquelle außer den Gitterspannungsteilern
der beiden Elektronenröhren die Kathoden beider Röhren über einen gemeinsamen, vorzugsweisse
regelbaren Kathodenwiderstand angeschlossen sind. Durch die erfindungsgemäße Anwendung
,dieses gemeinsamen Kathodenwiderstandes wird zunächst erreicht, daß durch .den
in diesem Kathodenwiderstand auftretenden Spannungsabfall die erforderliche negative
Gittervorspannung unter Vermeidung eines zusätzlichen Abgriffes an der Spannungsquelle
vorhanden ist, weil nämlich in den beiden stabilen Zuständen der Kippschaltung jeweils
eine der beiden Röhren Anodenstrom führt und - damit also in beiden stabilen Zuständen
der er-. wähnte Spannungsabfall in dem gemeinsamen Kathodenwiderstand auftritt.
Außerdem wird noch bezüglich des Augenblicks des Kippens durch die erfindungsgemäße
Anwendung des gemeinsamen Kathodenwiderstandes erreicht, daß in jedem Augenblick
die Summe der beiden Anodenströme der- jeweils kippenden Kippschaltung annähernd
konstant und gleich demjenigen. Betrag ist, der gleich dem im stabilen Zustand-in
jeweils einer der beiden Röhren fließenden Anodenstrom ist, d. h. es tritt hier
im Augenblick des Kippens - im Gegensatz zu .den bekannten Anordnungen dieser Art
-kein .die anderen Kippschaltungen in unerwünschter Weise beeinflussender Stromstoß
auf, und eine Fälschung des Zählergebnisses ist daher hier vollständig ausgeschlossen.
Würde nämlich eine solche vorübergehende i@nderung der Summe der beiden Anodenströme
auftreten, so würde sich auch der die negative G.ittervorspannung erzeugende Spannungsabfall
an dem gemeinsamen Kathodenwiderstand entsprechend ändern, und zwar in der Richtung,
daß die Gitterspannung beider Röhren im Sinne einer erheblichen Verminderung dieser
vorübergehenden Änderung der Summe der beiden Anodenströme geändert wird, d. h.
der Stromstoß wird durch die erfindungsgemäße Anwendung des gemeinsamen Kathodenwiderstandes
in einem so starkeil Maße geschwächt, daß unerwünschte Beeinflussungen der anderen
Kippschaltungen nicht mehr auftreten, wie es auch durch Versuche bestätigt worden
ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Figur gezeigten
Ausführungsbeispiel_eserläutert, das eine Gleichstromkippschaltung mit zwei Elektronenröhren
r und 2 darstellt, in deren Anodenstromkreise die Anodenwiderstände 3 bzw. .a. eingefügt
und mit dem positiven Pol -;- der Anodenspannungsquelle verbunden sind. Die Anodenspannungsänderungen
.der beiden Röhren t anal 2 werden über die Spannungsteiler und 6 dem Steuergitter
jeweils der anderen Röhre zugeführt, wobei ,die anderen Endp.nnkte dieser beiden
Spannungsteiler gemeinsam mit,dem negativen Pol o der Anodenspannungsquelle verbunden
sind. Die Kathoden .der beiden Röhren r und 2 sind miteinander und über. den gemeinsamen,
zweckmäßig regelbaren Kathodenwider stand 7 ebenfalls mit dem negativen Pol o der
Anodenspannungsquelle verbunden.