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Verfahren und Gerät zur Registrierung von elektrischen und in solche
umwandelbaren Schwankungsersdieinungen
Zur lückenlosen Beobachtung von unregelmäßigen
Spannungsschwankungen jeder Art wurden bisher meist schreibende Meßinstrumente verwendet.
So erfolgte die Kontrolle beispielsweise von Feldstärkeschwankungen der Rundfunksender
oder der wechselnden Leistung bei Elektrizitätswerken durch ;\ufzeichnung mittels
Pegelschreiber. In der allgemeinen Fernmeldetechnik werden für entsprechende Zwecke
sogenannte Dämpfungsschreiber benutzt. Auf den Registrierstreifen dieser Meßinstrumente
erhält man fortlaufende Kurven bzw. mehr oder weniger zackige Gebilde. Die Auswertung
dieser Kurven nach verschiedenen Amplituden und die Ermittlung der Zeitdauer der
Schwankungen ist aber außerordentlich zeitraulnd. Durch das Verfahren und Gerät
nach der Erfindung wind es ermöglicht, die interessierenden Merkmale von elektrischen
und in solche umwandelbaren Schwankungserscheinungen einzeln automatisch durch Zählwerke
zu registrieren, so daß man auf einfache und schnelle Weise alle die für eine Auswertung
von Kurven erforderlichen Angaben ablesbar erhält. Dies wird dadurch erreicht, daß
die ankommende Spannung von einem Gleichstromverstärker verstärkt, die davonF abgenommene
verstärkte Spannung einer Mehrzahl von Elektronenröhren oder Gruppen von Elektronenröhren
getrennt zugeführt wird, in deren Anodenkreis an sich bekannte elektromechanische
Zählwerke eingeschaltet sind, und die Steuergitter sämtlicher Elektronenröhren mit
einer negativen Vorspannung zur Verriegelung versehen werden,
wol)ei
für jede Elektronenröhre oder Gruppe von Elektronenröhren eine verschieden hohe
Spannung vorgesehen wird. Zweckmäßig werden die zu registrierenden Spannungen von
einem Gleichstromverstärker mit mehreren Ausgängen von verschieden hohem Verstärkungsgrad
verstärkt, während den Steuergittern sämtlicher Elektronenröhren eine gleiche konstante
negative Vorspannung zur Verriegelung zugeführt wird. Der Verstärker weist eine
so hohe, durchschnittliche Verstärkung auf. dal}. an seinen Ausgangsklemmen verhältnismXiLSig
große Gleichspannungen beispielsweise von 40 bis 400 V zu entnehmen sind. Durch
einen Spannungsteiler wird die verstärkte Glieichspannung nicht nur einmal (an einem
Klemmenpaar) sondern mehrmals abgenommen. Die Zahl der entnommenen Spannungen hängt
unmittelbar von der Zahl der zu registrierenden Spannungspegel am Eingang der gesamten
Einrichtung ab. Soll also die zu messende Erscheinung beispielsweise auf 10 Pegeln
untersucht werden, so sind dem Verstärker 10 verschiedene Spannungen zu entnehmen.
Die verschiedenen Ausgangsspannungen unterscheiden sich voneinander dadurch, daß
jede zur jeweiligen Eingaiigsspannung in einem anderen Verstärkungsverhältnis steht.
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Diese verschiedenen Spannungen werden nun den Steuergittern von Elektronenröhren
zugeführt. Bei einer Untersuchung auf 10 Pegeln müssen also 10 Elektronenröhren
oder 10 Gruppen von Elektronenröhren vorgesehen werden. Will man bei der zu registrierenden
Kurve die Zahl der Durchgänge oder Spannungs-Impulse durch die verschiedenen 10
Pegel und die Zeitdauer aufnehmen, während deren die Kurven auf denselben Pegeln
verbleiben oder sie überschreiten, muß jede Gruppe aus zwei Elektronenröhren bestehen,
deren Steuergitter parallel an den gleichen Verstärkerausgang angeschlossen sind.
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Die gleiche, konstante, negative Vorspannung, für sämtliche Röhren
wird so gewählt, daß sie dadurch gänzlich verriegelt sind, praktisch also kein Anodenstrom
fließt. Diese negative Vorspannung wird von einem besonderen Netzanschlußteil zugeführt.
Als Elektronenröhren sollen dabei solche Röhren genommen werden, die sich für Zählzwecke
eignen.
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Jede Röhre ist mit dem Ausgang des Gleichstnimverstärkers so verbunden,
daß die Ausgangsspannung des Verstärkers die Verriegelungsspannung aufzuheben in
der Lage ist. Diejenige Röhre. die an dem Verstärkerausgang mit dem höchsten Verstärkungsgrad
liegt, wird bei der kleinsten Eingangsspannung entriegelt. sie tritt also bei dem
niedrigsten Pegel in Aktion. Eine zweite Röhre, die an dem Verstärkerausgang mit
der zweitgrößten Verstärkung liegt, wird erst bei etwas höherer Eingangsspannung
entriegelt und beginnt daher erst bei einem etwas höheren Pegel zu arbeiten usw.
Bei der letzten Röhre ist zur Entriegelung die größte Eingangsspannung erforderlich,
sie wird also erst bei dem höchsten Pegel wirksam. Zum Schutz der Röhren, die zuerst
ansprecllen. sind geeignete Einrichtungen vorgesehen welche die nachteiligen Wirkungen
positiver Gitterspannungen unterdrücken.
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Im Anodenkieis derjenigen Röhren. die zur Zählung der Spannungsimpulse
dienen, liegt je ein elektromechanisches Zählwerk an sich bekannter Bauart, z. B.
ein Gesprächszähler für Fernsprechverbindungen. Sobald der Anodenstrom bei einer
Röhre zu fließen beginnt und einen bestimmten Wert erreicht, bereitet der Zähler
tlic Zählung vor.
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Sie wird erst angezeigt. sohald der Anodenstrom nieder aussetzt, dann
also, wenn die gedachte Kurve durch den betreffenden Pegel wieder zurückgeht.
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I'arallel zu der Röhre. die zur Zählung der Spannungsimpulse dient,
liegt in jedem Verstärkerstromkreis eine zweite Röhre, so daß alo an jedem Verstärkerausgang
die Steuergitter zweier Zählröhren liegen. In dem Anodenkreis dieser zweiten Röhre
liegt elienfalls ein elektromechanisches Zählwerk, das zur Erfassung der Zeitdauer
dient, während der die einzelnen Pegel von der Kurve erreicht oder überschritten
worden sind. Diese Zeitzählröhren, die durch die gleiche. konstante. negative Gittervorspannung
verriegelt werden. werden unter den gleichen Bedingungen wie die ersten Röhren entriegelt.
Die Zeitzählröhren arbeiten jedoch im Cegensatz ur ersten Gruppe nicht mit einer
rienen Gleichspannung an den . Anoden, sondern es wird ihnen ein intermittierender
Gleichstrom von konstanter. aher einstellbarer Periodenzabl zugeführt. Dies hat
zur Folge, daß jeder einzelne Zähler, der sich im Anodenstromkreis einer Röhre der
zweiten Gruppe befindet, bei Entriegelung der Röhren sogleich im Takt der Periode
des intermittierenden Gleichstroiiies zu zählen beginnt. Dieser Vorgang wird erst
unterbrochen, wenn der l) etreffende Eingangspegel unterschritten und damit die
zugehörige Röhre verriegelt wird. Die zu wählende Periodcnzahl hängt einerseits
von dem Auflösungsvermögen der benutzten Zählwerke und andrerseits von dem selbstgewählten
Zeitmaßstab ab.
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Der benötigte intermittierende Gleichstrom wird aus einem besonderen
Gerät entnommen, das eine konstante Pcriodenzahl bei ausreichender Energie für die
Anodenleistung von der der Pegelzahl entsl)recheiidcn Röhrenzahl liefern muß. Dieses
Gerät wird daher mehrstufig auszuführen sein. WIit Vorzug wird dafür ein Wechselstromgenerator
mit anschließendem Verstärker genommen, der im B-Punkt arbeitet.
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Sollen weitere Merkmale einer Kurve aufgenommen bzw. registriert
werden, können weitere Röhren parallel zu jeder Röhrengruppe mit je einem Zählwerk
unter den gleichen elektrischen Bedingungen an jeden Verstärkerausgang angeschlossen
werden.
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Anstatt den Röhren oder Röhrengruppen verschieden hohe Spannungen
vom Verstärker aus zuzuführen. können auch mit der gleichen Wirkung alle Röhren
vom Verstärker aus mit einer gleich hohen Spannung versehen und den Steuergittern
der
verschiedenen Röhren oder Röhrengruppen verschieden hohe negative Vorspannungen
zugeführt werden.
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Zu registrierende Wechselspannungen werden gemäß der Erfindung vor
der Zuführung zum Gleichstromverstärker durch eine Gleichrichterschaltung. insbesondere
durch eine Diodengleichrichterschaltung gleichgerichtet.
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Das neue Verfahren und Gerät eignet sich für Eeldstärkeregistrierungen
von Sendern aller Art, für Registrierung von Funstörungen sowohl atmosphärischer
# herkunft als auch maschineller Art. für Leistungskontrolle bei Elektrizitätswerken
oder Fabriken, für Überwachung von Temperatur-und Druckschwankungen bei Produktionsprozessen,
für Kontrolle der Leitfähigkeitswerte bei elektrochemischen Vorgängen oder Analysen,
bei Ermittlungen au Fernsprech-Wähleranlagen und -leitungen und für Registrierung
der Höhenstrahlung. Mit besonderem Vorzug eignet sich das Verfahren und Gerät für
eine Anwendung auf dem Gebiet der Wetterortung.wobei elektrische Schwankungserscheinungen
verarbeitetr werden, die von elektrischen Erscheinungen in der Atmosphäre aus beliebiger
Eiitfernung herrühren.
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In der Zeichnung ist die Erfindung dargestellt.
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Abb. 1 zeigt das Arheiten des Gerätes an Hand einer gedachten Kurve
; Abb. 2 zeigt eine Prinzipskizze des Aufbaus des Gerätes; Abb. 3 zeigt die Schaltung
des Gerätes; Abb. 4 zeigt die Schaltung eines Vorsatzgerätes.
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Bei der Abb. 1 ist I die gedachte Kurve, die von einen Gerät registriert
wird, dessen Röhrengrupl)Cii aus je zwei Röhren bestehen, und zwar registriert die
eine Röhre mit ihrem Zählwerk die Spannungsimpulse und die andere Röhre mit ihrem
Zählwerk die Zeitdauer für jeden Eingangspegel. von den seitlich aufgetragenen Tabellen
gibt die erste Spalte die Zahl der Durchgänge oder Spannungsimpulse und die zweite
Spalte die Zeitblauer der Durchgänge für jeden Pegel wieder, so wie sie von den
Zählwerken abgelesen werden köiinen ruf der Ordinate sind die Eingangspegel aufgetragen,
von denen jeder einer Röhrengruppe entspricht. Auf der Abszisse ist die Zeitdauer
in Zehntel Sekunden aufgetragen.
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Wie Abb. 2 zeigt, wird die Eingangsspannung dem Gleichstromverstxrker
2 zugeführt, dessen Ausgangsspannung dem aus den verschiedenen Röhrengruppen und
zugeordneten Zählwerken bestehenden Zählwerkssteuregerät 3 zugeführt wird.
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Den die Zeitdauer registrierenden Röhren wird. von eiiiem Zeitimpulsgebergerät
4 der intermittierende Gleichstrom zugeführt, welches aus einem Wechselstromgenerator
mit anschließendem Verstärker besteht, der im B- oder C-Punkt arbeitet.
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Abl>. 3 zeigt die Schaltung eines Gerätes, das mit fünf Elckt
ronen röhrengruppen entsprechend fünf ] ingangspegeln arbeitet. Der Gleichstromverstärker
5 hat fiinf Ausgänge 6 mit fünf verschieden hohen Ausgangsspannungen. 7 sind die
Elektronenröhren zur Registrierung der Durchgänge oder Spannungsimpulse, in deren
Anodenstromkreis die Zählwerke 8 eingeschaltet sind. 9 sind die Elektronenröhren
zur Registreierung der Zeitdauer der Durchgänge mit den in ihrem Anodenstromkreis
liegenden Zählwerken 10. Die Elektronenröhren 7, 9 bestehen aus solchen Röhren,
die sich zu Zählzwecken eignen. Als Zählwerk dienen die bekannten elktromechanischen
Zählwerke, wie sie als Gesprächszähler für Fernsprechverbindungen genommen werden.
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An jedem Ausgang 6 des Gleichstromverstärkers @ sind die beiden Röhren
7, 9 einer Röhrengruppe parallel angeschlossen. Den Röhren 9 zum Registrieren der
Zeitdauer wird von einem Zeitimpulsgebergerät 11 der intermittierende Gleichstrom
zugeführt.
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13ei zu registrierendem Wechselstrom hochfrequenter oder niederfrequenter
Art muß der Wechselstrom vor der Zuführung zu dem darbestellten Gerät gleichgerichtet
werden. Dies geschieht zweckmäßig durch eine Diodengleichrichterschaltung, wie sie
in Abb. 4 dargestellt ist. Die Gleichspannung für das automatische Registriergerät
wird an den Klemmend und B abgenommen, während an den Klemmen C und D noch eine
Kontroll spannung gleichen Charakters zu entnehmen ist, die beliebig, beispielsweise
zum Mithören, verwendet werden kann.
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IXei der Registrierung hochfrequenter Spannungen ist es weiterhin
von Wichtigkeit, daß die dargestellte Gleichrichtungsanordnug unmittelbar an die
Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzverstärkerstufen anschließend benutzt wird, nicht
aber nach einer Nicderfrequenzstufe.