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Spannungsanzeigeröhre, insbesondere Abstimmanzeigeröhre Die Erfindung
betrifft Elektronenentladungsröhren, die als Spannungsanzeiger verwendbar sind und
eine von einem Gitter umschlossene Kathode, eine außerhalb des Gitters angeordnete
stabförmige Steuerelektrode und eine diese Elektroden umgebende, innen mit Leuchtmasse
bestrichene Anöde enthalten, auf der ein leuchtendes Flächenmuster erzeugt wird,
dessen Aussehen sich in Abhängigkeit von der Größe der zugeführten Spannung ändert;
Röhren dieser Art kommen insbesondere als Abstimmanzeiger in Radioempfangsger äten
in Frage.
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Eine bekannte Abstimmanzeigeröhre enthält in einem Vakuumgefäß eine
geradlinige Äquipotentialglühkathode mit zwei getrennten Emissionsflächen, von denen
die eine von Verst#kerelektroden, etwa einem Steuergitter und einer Anode, umschlossen
ist, @ während die andere von den Abstimmanzeigeelektroden umgeben ist, die aus
einer stabförmigen, parallel zur Kathode angeordneten Steuerelektrode und einer
napfförmigen, an der Innenseite mit einer Leuchtmasse bestrichenen Anode bestehen,
welche die Kathode und die Steuerelektrode koaxial umschließt. Im Betriebszustand
fließen Elektronen von der Kathode zur fluoreszierenden Anode, deren Geschwindigkeit
ausreicht, um die, Fluoreszenzschicht zum Leuchten zu bringen. Die Steuerelektrode
ist mit der Verstärkeranode verbunden und die Röhre derart an die Empfangsschaltung
angeschlossen, daß der Leuchtsektor auf der Anode eine bestimmte Breite hat, wenn
die Schaltung auf Resonanz mit den Empfangsschwingungen abgestimmt ist;
vorzugsweise
wird die Röhre so angeschlossen, daß der Leuchtsektor auf der Anode des Abstimmanzeigeteiles
seine größte Breite und der dunkle Sektor die kleinste Breite besitzt, wenn die
Schaltung auf Resonanz abgestimmt ist, und zwar insbesondere so, daß die ganze Anode
leuchtet und der dunkle Sektor verschwindet.
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Bei diesen Röhren wird häufig eine unwirtschaftlich kurze Lebensdauer
beobachtet, sobald man sie mit den bei Verstärkerröhren üblichen Spannungen betreibt.
Aus diesem Grunde und auch wegen anderer damit verbundener Vorteile, z. B. einer
Empfindlichkeitssteigerung und einer gleichmäßigen Strombelastung der Kathode, ist
man bekanntlich dazu übergegangen, die Kathode des Anzeigeteiles mit einem innerhalb
der stabförmigen Steuerelektrode befindlichen Gitter zu umgeben, das vorzugsweise
mit der Kathode elektrisch leitend verbunden .wird. Bei den bekannten Anzeigeröhren
dieser Art wird das Gitter von zwei zur Kathode parallelen Haltestreben getragen.
welche in derselben Ebene wie die stabförmigen Steuerelektroden angeordnet sind.
Dies hat die nachteilige Folge, daß die Haltestreben einen Elektronenschatten auf
die Leuchtanode werfen und diese soinit nicht voll ausgeleuchtet «erden kann.
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Dieser Nachteil läßt sich dadurch vermeiden, daß in einer Spannungsanzeigeröhre,
insbesondere Abstimmanzeigeröhre, mit einer von einem Gitter umschlossenen Kathode,
einer außerhalb des Gitters angeordneten stabförinigen Steuerelektrode und einer
diese Elektroden umgebenden, innen mit einer Leuchtmasse bestrichenen Anode gemäß
der Erfindung entweder die einen Elektronenschatten auf der Anode bildenden Haltestreben
am Gitter vermieden sind oder ihre Schattenwirkung durch anodenseitig von ihnen
angeordnete, auf konstantem positivem Potential gehaltene und nicht als Steuerelektrode
dienende Stabelektroden aufgehoben i sct.
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Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen und
der Zeichnung näher erläutert werden: Abb. i zeigt eine Spannungsanzeigeröhre nach
der Erfindung, von welcher einzelne Teile entfernt sind. um Einzelheiten des Aufbaues
erkennen zu lassen. Die Abb. 2 und 3 sind Draufsichten auf den Anzeigeteil der Röhre,
welche das Aussehen des Leuchtsektors bei verschiedenen Spannungsverhältnissen zeigen.
Die Abb. d. ist eine vergrößerte Ansicht des Elektrodenaufbaus des Anzeigeteils
der in Abb. i dargestellten Röhre. Abb. 5 ist eine Ansicht eines abgeänderten Elektrodenaufbaus
des Anzeigeteils und Abb. 6 ein längs der Geraden 6-6 in Abb. 5 geführter Querschnitt.
Abb. 7 -neigt eine Schaltung finit der in Abb. r dargestellten Abstimmanzeigeröhre.
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Die in Abb. i dargestellte AüstimnianzeIgeröhre besteht aus einem
entlüfteten Gefäß io mit dein üblichen Quetschfuß i i und Sockel 12. Der Quetschfuß
trägt eine Kathode 13. vorzugsweise eine übliche mittelbar geheizte Ärluipotentialkathode,
ein Gitter i.1. «-elches zur Anode koaxial ist, vorzugsweise dieselbe Länge wie
diese hat und die Kathode uiiischließt, und eine Anode 13. welche das Gitter umgibt.
Dieser Teil der Abstimrnanz_eigeröhre ist zwar als Dreipolrö1ii-e dargestellt, jedoch
könnte auch irgendein anderes 11elirelektrodensystem an dieser Stelle ver«-eiidet
werden Die Abstimmanzeigeelektroden der Röhre sind im oberen Teil des Elektrodenaufbaus
angeordnet. Die Kathode 13 ist nach oben verlängert und finit einer zweiten Einisionsfläche
versehen, in deren Nachbarschaft die Steuerelektrode 17 angeordnet ist. ,welche
ein Stab oder eineRippe sein kann. die aus Blech Hergestellt und hochkant zur Anode
angeordnet ist. Die Steuerelektrode 17 wird v011 einer der beiden Haltestreben der
Anode 15 getragen und an der Stelle 18 mit dieser verbunden. Konzentrisch zu der
Emissionsfläche 16 der Kathode und diese umschließend ist eine Anode icg angeordnet,
welche eine napfförmige Gestalt mit einem Kragen 20 und einem beim Aufprall von
Elektronen fluoreszierenden LTberzug 2i besitzt. Die von der Kathode ausgehenden
und die Anode mit liiiireichender Geschwindigkeit treffenden Elektronen bringen
die Anode zum Leuchten. Oberhalb der Stirnseite der Kathode 13 ist eine Flappe 22
angeordnet, um die Elektronen auf den emittierenden Teil zu beschränken, und der
Kragen 2o hindert die Elektronen, die Glaswand oberhalb der Anode zu erreichen.
Die Kappe 22 wird von der napfförmigen Anode getragen und ist vorzugs-,veise mit
dieser elektrisch leitend verbunden mit i Hilfe von Haltestreben 23. Welche um c90°
gegen die Steuerelektrode versetzt sind, wie inan am besten aus Abb. 4. ersieht.
Die Kappe 22 dient gleichzeitig als elektrostatischer Schirm, um zu verhindern,
daß irgendwelche Streuladungen, die an der Glaswand entsteIien können, den von der
Kathode zur fluoreszierenden Anode fließenden Strom beeinflussen.
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1-',ei dieser Art von Abstimmanzeigern bewegen sich die Elektronen
von der Kathode in radialer Richtung nach außen zu dein fluoreszierenden Belag auf
der Anode in Form eines weltgeöffneten Strahl:. Die Ausdehnung des von dem Elektronenstrahl
getroffenen Teiles der Anodenoberfläche ist durch die Spannung der Steuerelektrode
17 bestimmt.
Je weniger nega.tiv diese -Elektrode gegen die Anode
2o ist, d-: h: je positiver sie gegen die Kathode 16 ist, ein desto größerer Teil
der Anodenfläche wird von dem Strahl getroffen und um so größer ist der leuchtende
Sektor auf der Artode. Die Steuerelektrode 17 befindet sich auf einem gegen die
Kathode positiven Potential. Dies hat den Vorteil, daß die Grenzen des Elektronenstrahls
scharf und wohldefiniert sind, daß eine große Elektronendichte an den Kanten des
leuchtenden Sektors auf der Anode vorhanden ist und die Kanten heller sind und deutlicher
hervortreten, daß ein verhältnismäßig starker Strom zu der fluoreszierenden Anöde
fließt und man infolgedessen bei niedrigen Anodenspannungen eine große Helligkeit
erzielt und daß schließlich die Steuerelektrode unmittelbar an den Verstärkerteil
angeschlossen werden kann. Die Röhre ist nicht empfindlich gegen Schwankungen der
Kathodentemperatur und kann sowohl mit Wechselstrom als auch Gleichstrom bzw. -spannung
betrieben werden.
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In Abb. 2 und 3 ist die Röhre dargestellt, wie man sie von oben sieht,
so daß das leuchtende Flächenmuster erkennbar ist. Wie Abb.2 zeigt, leuchtet die
Anode nur auf einer kleinen, durch Schraffierung hervorgehobenen Fläche, wenn das
Potential der Steuerelektrode nahe dem Kathodenpotential ist. Wenn die Steuerelektrode
positiver wird, wird ein größerer Teil der Anode zum Leuchten gebracht, bis schließlich
bei einer bestimmten Spannung die ganze Oberfläche der Anode 2o aufleuchtet. Diesen
Zustand zeigt die Abb. 3, und er wird erreicht, wenn die Schaltung, an welche die
Röhre angeschlossen ist, auf Resonanz abgestimmt - ist. In diesem Zustand berühren
sich die Kanten des Leuchtsektors gerade, so daß der dunkle Sehtor sein Minimum
besitzt oder gerade verschwindet.
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Erfindungsgemäß wird rings um die Kathode 16 ein schraubenförmig gewickeltes
Gitter 16" vorgesehen, welches einen kleinen Abstand von der Kathodenhülse be$itzt
und an seinen Enden mit dieser verbunden ist. In einer gemäß der Erfindung ausgeführten
Röhre wurde für dieses Gitter ein Draht von o,25 mm Durchmesser mit 2o Windungen
je Zentimeter verwendet. Der Durchmesser der Wendel ist nur um einige Hundertstel
Millimeter größer als der Durchmesser des aktivierten Teiles der Kathode. Bei einer
solchen Röhre sind die sich bewegenden Kanten des Strahls sehr scharf und deutlich
sichtbar. Ein solches Gitter verringert den zu der fluoreszierenden Anode fließenden
Strom, so daß einerseits die Schwierigkeiten mit der Lebensdauer des Überzuges und
den Aufheizerscheinungen praktisch beseitigt sind und' andererseits eine Erhöhung
der an die fluoreszierende Anode angelegte Spannung möglich ist. -I Bei einer anderen
in den Abb. 5 und 6 dargestellten Ausführung der Erfindung ist das Gitter 16" mit
einem Paar von Querstegen 16b versehen, um welche das Gitter gewickelt ist. Das
Gitter wird in der Weise an der Kathode befestigt, daß= entgegengesetzte En-Jen
der beiden Querstege an die Kathode an-1.eschweißt sind. Um den Elektronenschatten,
den diese Querstege auf den fluoreszierenden Belag werfen würden, zu beseitigen,
wird die Kappe 22 mit breiten bandförmigen Stützen 23Q ausgestattet, welche gegenüber
den Querstegen des Gitters und dicht neben diesen angeordnet sind. Diese Stützen
besitzen !I ein gegen die Querstege positives Potential und wirken dem negativen
Potential entgegen, so daß der Schatten, den diese Querstege sonst auf den Leuchtschirm
werfen \vürden, praktisch beseitigt ist. Ferner ist eine Steuerelektrode 2.4" vorgesehen.
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Abb.7 zeigt eine Schaltung, in der eine erfindungsgemäße Röhre verwendet
ist. Die Anode 15 des Verstärkerteiles und die Anode 19 des Abstimmteiles sind elektrisch
miteinander durch den Widerstand 25 verbunden. Die fluoreszierende Anode ist unmittelbar
an eine Spannungsquelle 26 angeschlossen. Wenn von der Kathode 13 kein Strom ausgeht,
ist kein Spannungsabfall an dein Widerstand 25 vorhanden und die Anode 15 sowie
die mit ihr verbundene Steuerelektrode 17 besitzen im wesentlichen dasselbe Potential
wie die Anode 19 des Abstimmteiles der Röhre. In diesem Zustand hat die leuchtendeFläche
auf der Anode die Gestalt eines geschlossenen Ringes, wie in Abb. 3 gezeigt, und
die Anode leuchtet längs des ganzen Umfangs der Innenseite ihres geneigten Teiles
auf. Wenn im Stromkreis der Anode 15 Strom fließt, entsteht ein Spannungsabfall
an dem Widerstand 25, so daß die Anode 15 und die Steuerelektrode 17 negativer gegen
die Anode des Abstimmteiles der Röhre 1o werden, und nähert sich dem Potential der
Kathode, wobei ein Leuchtbild, wie in Abb. 2 dargestellt, erzeugt wird. Die Größe
des durch den Verstärkerteil der Röhre fließenden Stromes ist durch die Vorspannung
des Steuergitters 1.4 bestimmt.
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Bei der dargestellten Schaltung ist ein Diodengleichrichter 27 mit
seiner Anode 28 = und seiner Anode 29 mit den beiden Enden der Sekundärwicklung
eines Zwischenfrequenz- oder Hochfrequenztransformators 32, welche mittels des Kondensators
36 abgestimmt ist, verbunden, wobei in der Verbindung zur Kathode ein Widerstand
30 und ein Überbrückungskondensator 31 liegt. Das
kathodenseitige
Ende des Transformators 32 ist mit dem Steuergitter 14 durch einen Widerstand 33
verbunden, und das Gitter ist mit einem Kondensator 34 überbrückt, so daß dem Gitter
14. eine Vorspannung aufgedrückt wird. Die Leitung 35 kann an den zur selbsttätigen
Lautstärkeregelung dienenden Kreis angeschlossen werden. Falls das Gerät nicht abgestimmt
ist und kein Signal durch den Transformator 32 hindurchgeht, fließt durch
den Widerstand 30 kein Strom und daher wird keine Vorspannung an ihm erzeugt.
Das Gitter 14 befindet sich auf Erdpotential und gestattet einen Stromfluß durch
den Verstärkerteil der Röhre, wodurch die Steuerelektrode 17 ein Potential in der
Nähe des Kathodenpotentials erhält und das Leuchtbild die in Abb. 2 dargestellte
Gestalt annimmt. Wenn das Gerät auf ein Signal abgestimmt ist, fließt ein gleichgerichteter
Strom durch den Widerstand 30, erzeugt an diesem einen Spannungsabfall und drückt
diesen dem Steuergitter 14 des Verstärkerteiles über den Widerstand 33 auf. Diese
ersetzt den durch den Verstärkerteil fliehenden Strom entsprechend herab, so daß
die Steuerelektrode 17 positiver gegen die Kathode 13 wird. Die verschiedenen Kreiskonstanten
sind so gewählt, daß der Leuchtsektor seine größte Breite erhält oder in einen geschlossenen
Ring übergeht, wie :in Abb. 3 gezeigt.