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Anordnung mit einer Elektronenröhre mit Leuchtschirm Zur Abstimmanzeige
von Funkgeräten sowie zu Meßzwecken und einer großen Anzahl weiterer Anwendungsgebiete
in der Technik sind Elektronenröhren mit Leuchtschirmanzeige bekannt und gebräuchlich.
Bei diesen Anzeigeröhren wird meist der von einer Kathode ausgehende Elektronenstrom
durch eine oder mehrere Steuerelektroden beeinftußt, wohei eine Leuchtschirmanode
mehr oder weniger stark bzw. in mehr oder weniger großer Fläche zum Aufleuchten
gebracht wird.
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Diese Anzeigeröhren sind in erster Linie zur Erleichterung der Albstimmung
von Rundfunkgeräten gebaut worden. Bei Überlagerungsempfängern für amplitudenmodulierte
Hochfrequenzen ist aber eine exakte Anzeige der Bandmitte durch ,#,bstimmanzeigeröhren
eigentlich nur in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Veränderung der Bandbreite
möglich. Um nun .genau einstellen zu können, ist es notwendig, eine veränderbare
Bam-dbreitenregelung vorzusehen, die dann auf den Bereich möglichst schmaler Bandbreite
eingestellt werden muß. Die Bedienung einer zusätzlichen Bandbreitenregelung ist
aber für den Laien meist zu umständlich, so daß eine wirkliche Ausnutzung der Abstimmanzeigeröhre
nur selten erzielt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen,
die es gestattet, unter Zuhilfenahme einer Anzeigeröhre ein exaktes Abstimmen auch
bei breitem Band ohne besondere Vorkenntnisse für jeden Laien zu ermöglichen. Darüber
hinaus hat die Erfindung noch Bedeutung für zahlreiche Fälle der Meßtechnik, wo
sich eine exakte
Anzeige mit Hilfe einer solchen Röhre ermöglichen
läßt, wobei diese mit geringst möglichem Aufwand arbeitet.
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Diese Bedingungen werden erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß das
Leuchtsystem der Röhre als selbstschwingender Wechselspannungserzeuger arbeitet,
wobei gleichzeitig eine optische Anzeige der erzeugten Schwingungen erfolgt. Zu
diesem Zweck wird die Röhre derart ausgebildet und in einem solchen Arbeitspunkt
betrieben, daß eine unterschiedliche Anzeige des schwingenden und des nichtschwingenden
Zustandes der Röhre erfolgt. Diese unterschiedliche Anzeige kann durch verschieden
große Helligkeit des Leuchtflecks bewirkt werden; es ist aber auch möglich, gleichzeitig
sowohl die Helligkeit als auch die Leuchtfläche selbst zu verändern.
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Dies hat auch besondere Bedeutung bei Verwendung in Abstimmanzeigeröhren
mit tlietmometerartiger Anzeige, bei denen der Leuchtschirm eine schmale, langgestreckte
Form besitzt und bei denen eine scharfe Begrenzung der leuchtenden Fläche gegenüber
der dunklen Partie der Leuchtschirmanode erkennbar ist. Diese Röhren zeichnen sich
durch eine besonders lange Leuchtfläche, d. h. gewissermaßen eine lange Skala
aus. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß ein Aufleuchten überhaupt erst in
schwingendem Zustand der Röhre eintritt, oder umgekehrt kann so gearbeitet werden,
daß in schwingendem Zustand die vorher sichtbare 1_euchterscheinung verschwindet.
Dabei ist es auch möglich, beim Wandern der Begrenzungslinie zwischen leuchtender
und nichtleuchtender Fläche der Leuchtschirmanode über eine große Fläche hinweg
einzelne Modifikationen der Schwingung zu beobachten. So kann man hier z. B. eine
Anzeige erzielen, die einen Unterschied zwischen modulierten und unmodulierten Wechselspannungen
erkennen läßt, wobei gegebenenfalls sogar der Modulationsgrad erkennbar ist.
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Im einfachsten Fall 'kann die Schwingschaltung so aufgebaut sein,
daß die Steuerelektrode bzw. die Leuchtschirmanode einer Anzeigeröhre, die im wesentlichen
aus Kathode, Steuerelektrode und Leuchtschirmanode besteht, mit einem Schwingungskreis
in Verbindung gebracht wird. Dabei kann die Steuerelektrode oder die Leuchtschirmanode
oder auch :die beiden Elektroden jeweils an Schwingkreise angeschlossen sein, wobei
ein Teil der erzeugten Wechselspannung von der Leuchtschirmanode auf die Steuerelektrode
rückgekoppelt wird. Die Röhre kann beispielsweise nach Art eines Schwin:gaudions
arbeiten, beidem die Steuerelektrode den Gitterkreis und der Leuchtschiern den Anodenkreis
darstellen. Wenn eine derartige Anordnung schwingt, so ist es möglich, einen Frequenzvergleich
mit einer zweiten, von außen zugeführten Wechselspannung vorzunehmen. Die da bei
entstehenden Schwebungen machen sich bei starker Annäherung der beiden Frequenzen
durch Flackererscheinungen des Leuchtschirmbildes bemerkbar, so daß es leicht gelingt,
die beiden Frequenzen miteinander in Übereinstimmung zu bringen. Das anfänglich
auftretende Flimmern geht dann bei Annäherung .der beiden Frequenzen in ein immer
langsameres Flackern über, bis schließlich die Helligkeits- bzw. Leuchtflächenschwankungen
immer langsamer werden und schließlich verschwinden, wenn z. B. die Frequenzen durch
Mitna'hmeerscheinungen miteinander übereinstimmen.
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Beim Frequenzvergleich hat die Erfindung auch besondere Bedeutung,
um Frequenzkontrollen vornehmen zu können. Zu diesem Zweck läßt sieh die Eigenfrequenz
der Anzeigeröhre stabilisieren. Dies kann z. B. so erfolgen, daß ein besonders stabiler
Schwingungskreis mit der Anzeigeröhre in Verbindung steht und gegebenenfalls noch
zur Stabilisierung ein Schwingkristall verwendet wird. Auf diese Weise erhält man
ein mit geringem Aufwand aufgebautes Frequenznormal, wobei man jederzeit Frequenzkontrollendurch
Vergleich mit dieser Frequenz vornehmen kann.
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Es ist im übrigen auch möglich, die Anordnung nach der Erfindung als
mitgezogenen Generator zu betreiben. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die
stabile Frequenz am selben Ort zu erzeugen, sondern dieselbe kann auch über Leitungen
oder drahtlos von außen zugeführt werden. In an sich bekannter Weise kann dann die
stabile Frequenz entweder selbst oder eine Harmonische bzw. eine Subharmonische
derselben das schwingfähige Gebilde steuern. Darüber hinaus hat die Erfindung auch
für alle Fälle Bedeutung, bei denen das Schwingsystem genügend labil ausgebildet
ist, um von außen her eine bestimmte Frequenz aufzudrücken. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn die Rückkopplungsbedingungen so gewählt sind, daß ein. Anfachen
der Schwingung und ein Aufrechterhalten derselben von alleingerade noch nicht möglich
ist.
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Erst durch Anlegen einer Steuerfrequenz kommt die Anordnung ins Schwingen,
wobei dann diese Frequenz mit einer zu bestimmenden Frequenz in Übereinstimmung
gebracht werden kann.
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In ähnlicher Weise ist es möglich, eine unterschiedliche Anzeige modulierter
und unmodulierter Wechselspannungen vorzunehmen. Weiterhin lassen sich Messungen
von Frequenzen sowie auch Kapazitäts- und Induktivitätsmessungen vornehmen. Es ist
an sich bereits bekannt, in Meßanordnungen für solche Meß,größen Abstimmanzeigeröhren
zu verwenden. Es handelt sich bei den bekannten Anordnungen aber stets darum, durch
eine Anzeigeröhre lediglich ein Anzeigeinstrument zu ersetzen. Demgegenüber stellt
die Erfindung insofern eine wesentliche Verbesserung und Vereinfachung dar, als
das Anzeigesystem selbst ein Teil eines schwingfähigen Gebildes ist und mit den
zu bestimmenden Meßgrößen unmittelbar in Verbindung steht. Es kann z. B. zu Messungen
von Kapazitäten und Induktivitäten ein frequenzbestimmender Schwingkreis des Schwingsystems
der Anzeigeröhre die zu messende Kapazität bzw. Induktivität selbst enthalten. In
diesem Fall lassen sieh Messungen etwa derart durchführen, daß die Anordnung mit
der zu bestimmenden Kapazität oder Induktivität in einem
die Eigenfrequenz
bestimmenden Schwingkreis zum Schwingen gebracht wird und dabei ein zusätzlicher
Schwingungserzeuger mit veränderbarer Frequenz angeschaltet wird, wobei die wählbare
Frequenz so lange verändert wird, bis die Frequenz mit der im Leuchtsystem erzeugten
Frequenz übereinstimmt. In der oben beschriebenen Weise läßt sich dabei leicht eine
Abstimmung auf Schwebungsnull erreichen, so daß die Frequenz des veränderbaren Schwingungserzeugers
ein Maß für die zu bestimmende Kapazität bzw. Induktivität darstellt. Auch in der
Verwendung in Brückenschaltungen zu Meßzwecketi hat die Anzeigeröhre Bedeutung,
da sich auf diese Weise selbstschwingende Meßbrücken herstellen lassen, bei denen
eine unmittelbare Anzeige erfolgt.
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Bei der Anzeige des Abstimmzustandes von Funkgeräten kann in der geschilderten
Weise gleichfalls ein Frequenzvergleich mit einer in der IZ<iltre erzeugten Hilfsschwingung
erfolgen. Bei eitlem Überlagerungsempfätiger kann die Anordtiung z. B. so getroffen
sein, daß die Anzeigeröhre in Schwingaudionschaltung arbeitet, wobei die erzeugte
Frequenz der Zwischenfrequenz des Überlagerungsetnhfängers entspricht. Mittels loser
Kopplung kann dann die Anzeigeröhre rrlit einem Bandfilter des Cberlagerungsempfängers,
insbesondere mit dem letzten Bandfilter, in Verbindung stehen. Bei Annäherung an
die Bandmitte beim Einstellen einer Sendestation macht sich ein Flimmern des Leuchtsc
irms bemerkbar, das nach einem Übergang in langsamere Schwankungen schließlich infolge
i\'Iitnahme verschwindet. Auch hierbei gibt die Erfindung die Möglichkeit, sehr
vereinfachte Ausführungen von Anzeigeröhren zu verwenden, die lediglic'li außer
der Kathode eine Steuerelektrode und eine Leuchtschirmanode zu besitzen brauchen.
Dies bedeutet auch insofern einen Vorteil gegenüber den bekannten und allgemein
gebräuchlichen Anordnungen zur Abstimrnanzeige, bei denen das Leuc'htsystetn selbst
bereits einen komplizierten Aufbau besitzt und durchweg noch mit einem Verstäekersystem
verbunden ist.
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Zur Vermeidung von Störungen kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein,
eine zusätzliche, von Hand zu bedienende oder selbsttätig arbeitende Umschaltvorrichtung
vorzusehen, die nach erfolgter Abstimmung den Schwingungskreis von der Anzeigeröhre
abschaltet. Es ist dadurch ,möglich, gemäß weiterer Erfindung die Anzeigeröhre wahlweise
zur Abstimmanzeige oder zu weiteren Verwendungsmöglichkeiten auszunutzen. Es läßt
sich auf diese Weise z. B. wahlweise Abstimm- und Ausstetierungsanzeige erzielen.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die
Figuren stellen in schematischer Darstellung Ausfülirungsbeispiele dar. In Fig.
i ist der einfachste Fall einer Schwingau-dionschaltung veranschaulicht. Die Anzeigeröhre
i ist liier mit geringstem Aufwand aufgebaut und besteht lediglich aus einer
Kathode 2, einer Steuerelektrode 3 und einer Leuchtschirmanode 4. Es ist im übrigen
aller auch durchaus möglich, Anzeigeröhren mit mehr Elektroden vorzusehen. Insbesondere
'kann dann die Steuerung so vorgenommen werden, .daß Helligkeit und Leuchtfläche
für sich einzeln beeinflußt werden können. Der Einfachheit der Darstellung halber
ist aber bei den gezeigten Ausführungsbeispielen stets von einer einfachen Triodenanordnung
Gebrauch gemacht. Die Steuerelektrode 3 arbeitet hierbei wie das Gitter einer normalen
Triode, wobei mit dem hoohohmigen Widerstand 5 ein Gittera'bleitwiderstand erzielt
wird. Über den Koppltingskondensator 6 ist der aus der Induktivität 7 und der Kapazität
8 ;bestehende Schwingkreis angeschlossen. Der Anodenkreis dient hier lediglich als
Rückkopplungskreis und ist über die Rückkopplungsinduktivität 9 an den Schwingkreis
7, 8 angekoppelt.
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In Fig. 2 ist eine Anordnung veranschaulicht, die sich zur Abstimmanzeige
in Überlagerungsempfängern eignet. Mit io ist hierbei ein Bandfilter bezeichnet,
das beispielsweise das letzte Bandfilter eines Überlagerungsempfängers vor der Demodulation
der Zwischenfrequenz darstellt. Das Bandfilter wird durch die beiden Schwingkreise
i i, 12 und 13, 14 gebildet, die aus je einer Indüktivität und einer Kapazität bestehen.
Durch lose Ankopp-Jung mittels einer Schleife 15 wird Zwischenfrequenzspannung aus
diesem Bandfilter ausgekoppelt und der Schwingschaltung der Anzeigeröhre 16 zugeführt.
Im Gitterkreis liegt dabei ein Schwingkreis 17, 18, der genau auf die Zwischenfrequenz
abgestimmt ist. Über eine Koppelinduktivität i9 ist der Rückkopplungskreis an die
Leuchtschirmanode 2o angeschlossen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß in
normalem Zustand die Röhre schwingt. Die sich erregende Frequenz ist der Sollfrequenz
der Zwischenfrequenz gleich. Beim Abstimmen bilden sich Schwebungen zwischen der
erzeugten Frequenz und der aus dem Bandfilter zugeführten Zwischenfrequenz, die
sich als Flimmern bzw. 'bei genauerem Abstimmen als Flackern und schließlich langsamere
Schwankungen des Leuchtschirmbildes bemerkbar machen. Nach erfolgter Abstimmung
'kann mit Hilfe des Schalters 2i der Schwingkreis abgetrennt werden, so daß die
Röhre sich dann nicht mehr im selbstschwingenden Zustand befindet. Dieses Abschalten
kann anstatt mit einem Schalter auch auf andere Weise erfolgen; es kann z. B durch
irgendwelche andere Maßnahmen das Aufrechterhalten von Schwingungen verhindert werden.
So 'können z. B. die Rückkopplungsbedingungen aufgehoben werden durch Verringern
der Spannung an der Leuchtschirmanode, durch Verringern des Rückkopplungsgrades,
durch Anlegen einer negativen Spannung am Gitter usw. Durch alle diese Maßnahmen
wird ein Weiterschwingen verhindert, und die Röhre !kann für andere Zwecke nutzbar
gemacht werden. Auf diese Weise kann die Röhre gegebenenfalls als Aussbeuerungsanzeige
od. dgl. verwendet werden.
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In Fig.3 ist ein Anwendungsbeispiel für eine Meßanordnung veranschaulicht,
bei der es sich darum handelt, Kapazitäten oder Irnduktivitäten zu messen. Die zu
messende Kapazität oder Induktivität
ist zweckmäßig Teil eines
aus der Kapazität 21 und der Induktivität 22 bestehenden Schwingkreises im Gitterkreis
der selbstschwingenden Anzeigeröhre 23. Der Meßling kann dabei selbst die Induktivität
22 oder die Kapazität 21 sein oder zu diesen Teilen parallel oder in Reihe geschaltet
werden. Die Messung erfolgt dann mit Hilfe eins Generators 24 wählbarer Frequenz,
wobei die Frequenz. des Generators 24 so lange verändert wird, bis die Anzeigeröhre
Schwebungsnull zeigt. Die Ankopplung ,kann .mit Hilfe einer KoppelinduktiVitä t
25 oder einer geeigneten Koppelkapazität od. d g1. vorgenommen werden. Die Anordnung
läßt sich leicht so treffen, daß die Frequenzskala des veränderbarenGenerators24
unmittelbar in Kapazitäts- bzw: Induktivitätswerten geeicht wird, da die Frequenz
ein Maß für die zu messende Kapazität bzw. Induktivität ist.