DE848062C

DE848062C - Measuring device for voltage measurement

Info

Publication number: DE848062C
Application number: DES210A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr-Ing Kuebler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1949-10-22
Filing date: 1949-10-22
Publication date: 1952-09-01

Description

Meßeinrichtung zur Spannungsmessung Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur leistungslosen Messung kleiner Spannungen mit Hilfe einer Elektronenrohre. In vielen Fällen kommt es darauf an, Gittervorspannungen oder andere kleinere Spannungen, wie, sie z. B. in der Dosimetrie vorkommen, zu messen, ohne daß dabei eine nennenswerte Belastung des Meßobjekts erfolgt. Es handelt sich hierbei um kleine Gleichspannungen. Solche Spannungen sind zum Teil schon mit Hilfe von statischen Voltmetern genau gemessen worden. bei denen für die Messung kleiner Spannungen die Nadel vorgespannt wird.Measuring device for voltage measurement The invention relates to a measuring device for powerless measurement of small voltages with the help of an electron tube. In In many cases it is important to use grid pre-tensioning or other smaller tensions, how, they z. B. occur in dosimetry to measure, without any significant Loading of the test object takes place. These are small DC voltages. Such voltages are partly accurate with the help of static voltmeters has been measured. where the needle is pretensioned for measuring small voltages will.

Solche statischen Voltmeter sind aber im Gebrauch sehr unhandlich und besitzen ein außerordentlich diffiziles und gegen Überspannungen und mechanische Einflusse empfindliches Meßwerk. Mau hat daher schon vielfach Elektronenröhren verwendet und dabei Trioden- oder Diodenvoltmeter benutzt, die aber einen unerwunscht großen Aufwand erfordern. Die E@chung solcher Röhrenvoltmeter bereitet Schwierigkeiten, da durch Änderung der Betriebsspannungen. Alterung der Röhren und Kompensation des Anlaufstromes besondere Maßnahmen zur Stabilisierung erforderlich sind, um einen eichfähigen Spannungsmesser zu schaffen.However, such static voltmeters are very cumbersome to use and have an extremely difficult and against overvoltages and mechanical Influences of sensitive measuring mechanism. Mau has therefore already used electron tubes many times using triode or diode voltmeters, but they are undesirably large Require effort. The calibration of such tube voltmeters causes difficulties, because by changing the operating voltages. Aging of the tubes and compensation of the Starting current special measures are required to stabilize a to create calibratable voltmeter.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Die Erfindung geht von einer Trioden- oder Mehrelektrodenröhre aus, bei der im Strompfad des Gitterstromes ein Meßinstrument angeordnet ist. Wird eine Elektronenröhre verwendet, bei der lediglich die erforderliche Heizspannung angelegt ist, und wird die der Kathode benachbarte Elektrode, die im folgenden stets als Gitter bezeichnet wird. unter Zwischenschaltung eines Instruments mit der Kathode verbunden, dann fließt durch das instrument ein Strom, der durch die Raumladung bedingt wird. Die Größe dieses Stromes hängt von der Emission der Röhre ab und kann bei einer unter normalen Bedingungen arbeitenden Kathode im wesentlichen konstant gehalten werden. These disadvantages are eliminated by the invention. The invention assumes a triode or multi-electrode tube, in which in the current path of the grid current a measuring instrument is arranged. If an electron tube is used in which only the required heating voltage is applied and becomes the one adjacent to the cathode Electrode, which in the following is always referred to as a grid. with interposition of an instrument is connected to the cathode, then flows through the instrument Current that is caused by the space charge. The size of this current depends on the emission of the tube and can work under normal conditions with one Cathode are kept essentially constant.

Legt man nun zwischen kathode und einer weiter entferm liegenden Elektrode, z. B. der Anode, die Meßspannung in der Weise an, daß an der Kathode der positive und an der Anode der negative Pol liegt, dann geht infolge des in der Röhre entstehenden elektrischen Feldes der durch das instrument fließende Strom zurück. Die zwischen kathode und Anode liegende Spannung wird durch die Meßanordnung nicht belastet, auch bei Spannungsmessungen ist die kapazitive Belastung in den meisten Fällen gering. Somit stellt diese Anordnung einen praktisch leistungslosen Spannungsmesser dar. If you place it between the cathode and one further away Electrode, e.g. B. the anode, the measuring voltage in such a way that at the cathode the positive and the negative pole is at the anode, then as a result of the in the The electric field generated by the tube is the current flowing through the instrument return. The voltage between the cathode and anode is determined by the measuring arrangement not loaded, even with voltage measurements the capacitive load is in the low in most cases. Thus, this arrangement represents a practically powerless one Voltmeter.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihren wesentlichen Teilen veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Meßanordnung unter Verwendung einer Mehrgitterröhre. Zwischen der Kathode t untl dem Steuergitter 2 der Mehrgitterröhre 3 liegt das Anzeigeinstrument 4. Dieses Anzeigeinstrument kann beispielsweise ein Gleichstrommesser sein, dessen Endausschlag etwa in der Größenordnung von 0,1 mA liegt. Um in gewohnter Weise die Spannung ablesen zu können, kann das Instrument dabei so gestaltet sein, daß der Nullpunkt des Instruments in der Ruhelage am rechten Ende der Skala liegt. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The drawing shows some exemplary embodiments of the invention in their essentials Sharing illustrated. Fig. 1 shows a measuring arrangement using a multigrid tube. The display instrument is located between the cathode t and the control grid 2 of the multi-grid tube 3 4. This display instrument can be, for example, a direct current meter whose The final deflection is roughly in the order of 0.1 mA. To get the To be able to read voltage, the instrument can be designed so that the The zero point of the instrument in the rest position is at the right end of the scale.

Wird nun die Kathode der Röhre zur Emission gebracht, so llißt sich die Anordnung leicht so treffen, daß bei normalen Emissionsbedingungen der Endausschlag an der linken Endmarke der Skala liegt. Vor Beginn der Messungen kann diese Eichung vorgenommen werden. Dies stellt dann den neuen Nullpunkt für die eigentliche Spannungsmessung dar. Der Endausschlag kann z. B. durch Verandern der Heizspannung eingeregelt werden.If the cathode of the tube is now made to emit, it can be make the arrangement easily so that under normal emission conditions the final deflection is at the left end mark of the scale. This calibration can be carried out before starting measurements be made. This then sets the new zero point for the actual voltage measurement The final deflection can z. B. can be adjusted by changing the heating voltage.

Wenn nun beispielsweise an der .\node 5 der negative Pol der Meßspannung U und an der Kathode der positive Pol angelegt wird, so wandert entsprechend der Größe der angelegten Spannung der Zeiger auf der Skala mehr oder weniger nach rechts. Eine Meßbereichänderung ist beispielsweise dadurch möglich, daß an Stelle der Anode 5 das Bremsgitter 6 oder das Schirmgitter 7 oder auch mehrere Elektroden zusammen zum Anschluß des negativen Pols der zu messenden Spannung benutzt werden. Je näher die Elektrode, an der der negative Pol liegt, dem Steuergitter benachbart ist, desto kleinere Spannungen sind meßbar.If, for example, the negative pole of the measuring voltage is at. \ Node 5 U and the positive pole is applied to the cathode, the migrates accordingly Size of the applied voltage of the pointer on the scale more or less to the right. A change in the measuring range is possible, for example, by replacing the anode 5 the braking grid 6 or the screen grid 7 or several electrodes together can be used to connect the negative pole of the voltage to be measured. The nearer the electrode on which the negative pole is located is adjacent to the control grid, the more smaller voltages can be measured.

Bei einer solchen Anordnung ist die Skala des Anzeigeinstruments nicht linear. Die Gitterstromkennlinie hat bekanntlich einen S-förmigen Verlauf, so tlaß etwa in ihrer hlitte eine größere Steilheit vorhanden ist. Dadurch ergilit sich ein Zusammendrängen der Skalenstriche am Anfang und Ende der Skala, während in der Skalenmitte die größte Empfindlichkeit vorhanden ist. Zur Beeinflussung des Skalenverlaufes, was vor allem auch zur lessung im Anfangsbereich mitunter wünschenswert ist, kann mit einer Anordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, gearbeitet werden. Das Meßinstrument kann zu diesem Zweck eine zusätzliche Hilfsspannung zugeführt erhalten, so daß der Arbeitspunkt bereits in der Nähe der größten Kurvensteilheit der S-förmigen Kenlllillie liegt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel trägt das Spulenrähmchen des Meßinstruments 4 außer der Hauptwicklung 8 noch eine Zusatzwicklung 9, die von einem Hilfsstrom durchflossen wird, der der Hilfsspannungsquelle 10 entnommen ist und über einen veränderlichen Widerstand 11 eingestellt werden kann. In such an arrangement, the gauge is the gauge not linear. As is well known, the grid current characteristic has an S-shaped profile, so there is a greater steepness in its middle. As a result, ergilit the scale lines at the beginning and end of the scale are crowded together while the greatest sensitivity is in the middle of the scale. To influence the Scale course, which is sometimes desirable, especially for the lesson in the initial area an arrangement as shown in FIG. 2 can be used. The measuring instrument can be supplied with an additional auxiliary voltage for this purpose obtained so that the working point is already in the vicinity of the greatest steepness of the curve the S-shaped Kenlllillie lies. In the embodiment shown in FIG In addition to the main winding 8, the coil frame of the measuring instrument 4 also carries one Additional winding 9 through which an auxiliary current flows from the auxiliary voltage source 10 is removed and can be set via a variable resistor 11 can.

Ein anderes Ausführungsbeispiel für diese Maßnahme ist in Fig. 3 veranschaulicht. Hier besitzt das Meßinstrument 4 nur eine einzige Wicklung, die gleichzeitig auch von einem Hilfsstrom durchflossen wird. Hier kann mit Vorteil eine bekannte sogenannte Saugschaltung angewendet werden, bei der eine zusätzliche Spannungsquelle 12 in Reihe mit einem Widerstand 13 verwendet ist. Another exemplary embodiment for this measure is shown in FIG. 3 illustrated. Here the measuring instrument 4 has only a single winding, the an auxiliary current also flows through it at the same time. Here can be an advantage a known so-called suction circuit can be used in which an additional Voltage source 12 in series with a resistor 13 is used.

Der Arbeitspunkt kann auch auf andere Weise verlagert werden, so kann z. B. zusätzlich mit der zu messenden Spannung eine Hilfsspannung angelegt werden, die entweder an der gleichen Elektrode liegt oder, die dies in Fig. 4 veranschaulicht ist, über gesonderte Elektroden angelegt wird Hier befindet sich an dem Schirmgitter 7 der Abgriff eines veränderlichen Sltannuligteilers 14 dem eine Gleichspannungsquelle 15 parallel liegt. The operating point can also be shifted in other ways, see above can e.g. B. an auxiliary voltage is also applied to the voltage to be measured that is either on the same electrode or that illustrates this in FIG. 4 is applied via separate electrodes. This is located on the screen grid 7 the tap of a variable signal divider 14 to which a direct voltage source 15 is parallel.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Measuring device for powerless Measurement of small DC voltages with the help of an electron tube, characterized in that that a display instrument directly or via intermediate links in the current path of the Grid current of the electron tube is arranged and the voltage to be measured between cathode and one behind the grid, seen in the electron flow direction Electrode, e.g. B. the anode, possibly together with an auxiliary voltage is applied that the negative pole on the anode and the positive pole on the cathode lies.

2. Measuring device according to claim 1, characterized by use a multigrid tube.

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the voltage to be measured selectable at the anode or an auxiliary electrode, e.g. B. the screen grid or brake grille, anlegl> ar is.

4. Measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that that on one or more auxiliary electrodes or the anode, a preferably selectable one Auxiliary voltage is applied.

5. Measuring device according to claim 1 to 4, characterized. that the measuring instrument via a special coil or z. B. by means of a suction circuit A preferably selectable auxiliary voltage via the coil through which the grid current flows is fed.