DE854685C

DE854685C - Device for direct current amplification and summation of physical quantities

Info

Publication number: DE854685C
Application number: DEA1340D
Authority: DE
Inventors: Marcel Touly
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1941-02-14
Filing date: 1941-02-14
Publication date: 1952-11-06

Description

Einrichtung zur Gleichstromverstärkung und Summierung physikalischer Größen Es sind Meßeinrichtungen oder auch Fernmeßeinrichtungen bekannt, bei denen die Angaben durch Gleichströme übermittelt werden, die den meßtechnisch zu erfassenden physikalischen Größen verhältnisgleich sind. Sehr oft ist dabei die Aufgabe zu lösen, mittels einer geeigneten Einrichtung die Summe oder Differenz solcher Meßwerte zu bilden, Die Schwierigkeit besteht gewöhnlich darin, diese Einrichtungen so zu bauen, daß sich keine gegenseitigen Beeinflussungen und Veränderungen der einzelnen Meßgrößen ergeben.Device for direct current amplification and summation of physical Sizes There are measuring devices or remote measuring devices are known in which the information is transmitted by direct currents, which are to be measured by measurement physical quantities are proportional. Very often the task to be solved is the sum or difference of such measured values by means of a suitable device form, The difficulty is usually in building these facilities in such a way that that there are no mutual influences and changes in the individual measured variables result.

Es ist dabei bekannt, die Meßwerte in Gleichspannungen umzuwandeln und den Gitterkreisen von Trioden zuzuführen. Die Speisung der Trioden mit Gleichstrom erfolgt dann voneinem an eine Spannungsquelle angeschlossenen Spannungsteiler aus.It is known to convert the measured values into direct voltages and to feed the grid circles of triodes. The feeding of the triodes with direct current then takes place from a voltage divider connected to a voltage source.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung durch Gleichstromverstärkung und Summierung physikalischer Größen, deren Summe gegebenenfalls fernübertragen werden, wobei diese Größen zunächst in eine gleiche Anzahl von Gleichspannungen umgewandelt werden. Je nachdem ihre Summe oder Differenz gebildet werden soll, werden diese mit gleichen oder entgegengesetzten Vorzeidhen hintereinander in den Gitterkreis einer Triode oder einzeln je in den Gitterkreis mehrerer Trioden geschaltet. Der Strom der Trioden fließt teilweise durch ein Summenmeßinstrument, das einerseits an einer Anzapfung eines .zu einer Gleichspannung parallelgeschalteten Potentiometers liegt und andererseits an den Anoden- oder Kathodenstromkreis der Trioden angeschlossen ist.The present invention also relates to a device by DC gain and summation of physical quantities, their sum if necessary are transmitted remotely, these quantities initially in an equal number of DC voltages being transformed. Depending on whether their sum or difference is to be formed these with the same or opposite prefixes one behind the other in the grid circle a triode or individually connected in the grid circuit of several triodes. Of the Current of the triodes partially flows through a sum meter, the on the one hand at a tap of a potentiometer connected in parallel to a DC voltage and on the other hand connected to the anode or cathode circuit of the triodes is.

Die Erfindung besteht in der Kombination folgender je für sich bekannter Mittel a) Ein zu einer bekannten Spannung parallel geschaltetes Potentiometer, das durch regulierbare Anzapfungen die verschiedenen Anoden-, Gitter- und Kathodenstromkreise speist; b) ein vom Potentiometer unabhängiger und im Kathodenstromkreis eingeschalteter Gegenreaktionswi.derstand; c) ein im Anodenstromkreis oder Kathodenstromkreis eingeschalteter Kompensationswiderstand, der zur Neutralisierung des dauernd im Meßinstrument fließenden Gleichstromes dient.The invention consists in the combination of the following, each known per se Means a) A potentiometer connected in parallel to a known voltage which the various anode, grid and cathode circuits through adjustable taps feeds; b) one that is independent of the potentiometer and switched on in the cathode circuit Backlash resistance; c) one switched on in the anode circuit or cathode circuit Compensation resistance used to neutralize the constant flowing in the measuring instrument Direct current is used.

Das Meßinstrument kann in den Anodenkreis oder in den Kathodenkreis der Triode eingeschaltet werden, wobei dann der Instrumentenwiderstand für die Bestimmung des MeBstromes keine Rolle mehr spielt.The measuring instrument can be in the anode circuit or in the cathode circuit of the triode are switched on, then the instrument resistance for the determination of the measuring current no longer plays a role.

Jeder zu summierenden Spannung oder Gruppe von Spannungen ist eine Triode und ein Meßinstrument zur Erfassung der Teilmeßwerte mit entsprechendem Kompensationswiderstand zugeordnet. Die verschiedenen Gitter-, Anoden-, Kauhoden-und Kompensationskreise werden dabei einzeln parallel geschaltet und mit den passenden Anzapfungen des Spannungsteilers verbunden, wobei die TeilmeBströme zusammengefaßt über das Summeninstrument geführt sind.Each voltage or group of voltages to be summed is one Triode and a measuring instrument for recording the partial measured values with a corresponding compensation resistor assigned. The various grid, anode, chewing and compensation circuits are individually connected in parallel and with the appropriate taps on the voltage divider connected, with the partial currents combined out via the summation instrument are.

Die folgende Beschreibung verschiedener Beispiele dient zur näheren Erläuterung der Erfindung und enthält weitere bemerkenswerte Merkmale derselben, wobei auf die Fig. i bis 4 Bezug genommen wird.The following description of various examples serves to provide more detailed information Explanation of the invention and contains other notable features of the same, reference being made to FIGS.

Fig. i zeigt das erfindungsgemäße Prinzip der Summierung zweier beliebiger, in die Form entsprechender Gleichspannungen umgewandelter physikalischer Größen; Fig. 2 stellt eine Abänderung der vorstehenden Einrichtung dar, während sich Fig. 3 auf eine Einrichtung bezieht, reit welcher unter gleichzeitiger Angabe der einzelnen Teilmeßwerte die algebraische Sumnne dreier Größen gebildet wird.Fig. I shows the principle according to the invention of adding any two, physical quantities converted into the form of corresponding direct voltages; Fig. 2 shows a modification of the above device, while Fig. 3 refers to a facility, which rides with simultaneous specification of the individual Partial measured values the algebraic sum of three quantities is formed.

In Fig. i bedeutet i eine Gleichstromquelle hoher Spannung, 2 eine Triode mit großem Verstärkungsfaktor, 3,das passende Meßinstrument, 4 den Spannungsteiler mit mehreren Anzapfungen, 5 einen veränderbaren Widerstand, 6 und 7 die Anschlußstellen der zu addierenden Spannungen und 8 einen weiteren Widerstand. In dieser wie auch in den anderen Figuren sind die Heizkreise als unwesentlicher Bestandteil der Schaltungen nur angedeutet. Es bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeit, sic zu ergänzen.In Fig. I, i denotes a high voltage DC power supply, 2 denotes one Triode with a large gain factor, 3, the appropriate measuring instrument, 4 the voltage divider with several taps, 5 a variable resistor, 6 and 7 the connection points the voltages to be added and 8 another resistor. In this as well in the other figures, the heating circuits are an insignificant part of the circuits only hinted at. It is not difficult for the person skilled in the art to supplement them.

Die Berechnung dieser Schaltung zeigt, daß wenn einerseits gilt: K # Ro > #R1, wobei K den Verstärkungsfaktor der Triode, R; ihr innerer Widerstand und R, den resultierenden Widerstand des Kathodenkreises bedeutet, und andererseits gewählt wird, wobei TJA, he, VC die Potentiale der Anschlußpunkte A, B, C des Spannungsteilers sind, eine Einrichtung erhalten wird, welche folgende Eigenschaften .besitzt: a) Die praktisch üblichen Veränderungen der Hilfsspannungsquelle bleiben ohne Einfluß auf die Anzeige des Meßinstrumentes; b) der Einfluß einer Veränderung des Verstärkungsfaktors ist vernachlässigbar klein.The calculation of this circuit shows that if, on the one hand, the following applies: K # Ro > # R1, where K is the gain factor of the triode, R; their internal resistance and R, the resulting resistance of the cathode circuit, and on the other hand is selected, where TJA, he, VC are the potentials of the connection points A, B, C of the voltage divider, a device is obtained which has the following properties: a) The usual changes in the auxiliary voltage source remain without influence on the display of the measuring instrument; b) the influence of a change in the gain factor is negligibly small.

Die Spannungen, deren Summe oder auch Differenz gebildet werden soll, werden bei 6 und 7 angeschlossen und bestimmen den Potentialunterschied zwischen Gitter und Punkt C. Mit dem Widerstand 5 wird der durch das Instrument 3 fließende Ruhestrom kompensiert, wobei die Meßspann ungen ran den Klemmen 6 und 7 zunächst den Wert Null haben müssen. Wird nun eine positive oder negative resultierende Meßspannung angelegt, so weicht das Instrument in der einen oder anderen Richtung aus seiner Nullage ab. Weil bei dieser Schaltung kein Gitterstrom fließt, können sich die beiden Meßspannungen auch nicht gegenseitig beeinflussen. Der Strom im Instrument 3 bestimmt sich aus dem Verhältnis der Gitterspannung zum resultierenden Kathodenwiderstand, welcher sich aus dem Widerstand 8 und der Kombination des Widerstandes 5 mit dem Instrumentenwiderstand ergibt. Demzufolge wird also die Spannung am resultierenden KathodenNviderstand gleich der Gitterspannung. Die Triode dient hierbei nicht eigentlich Verstärkungszwecken, sondern der Steuerurig,der an das Instrument abgegebenen Leistung.The tensions, the sum or difference of which is to be formed, are connected at 6 and 7 and determine the potential difference between Grid and point C. With the resistor 5 the flowing through the instrument 3 becomes Quiescent current compensated, the measuring voltages ran to terminals 6 and 7 initially must have the value zero. Now a positive or negative resultant measuring voltage applied, the instrument deviates in one direction or the other Zero position. Because there is no grid current flowing in this circuit, the two can Measurement voltages also do not influence each other. The current in the instrument 3 is determined is derived from the ratio of the grid voltage to the resulting cathode resistance, which consists of the resistor 8 and the combination of the resistor 5 with the Instrument resistance results. As a result, the voltage on the resulting Cathode resistance equal to grid voltage. The triode does not actually serve here Amplification purposes, but the Steuerurig, the power delivered to the instrument.

Fig.2 zeigt eine Abart der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher das Meßinstrument statt in Aden Kathoden- in den Anodenkreis eingeschaltet ist. Die den verschiedenen Ziffern zugeordneten Schaltungsteile stimmen mit den entsprechenden der Fig. i überein. Widerstand 5 und Triode 2 haben hier den Platz getauscht und das Potential des Punktes C ist höher als he. Die Kompensation des das Instrument 3 durchfließenden Ruhestromes geschieht durch entsprechende Einstellung des Widerstandes 5. Der Strom im Kat@hodemviderstand 8 bestimmt sich aus dem Verhältnis der durch die Spannungen 6 und 7 gegebenen Gitterspannung zu diesem Widerstand. Er fließt auch durch die Widerstände 3 und 5, ist jedoch im Gegensatz zur Anordnung nach Fig. i von ihrem Wert praktisch unabhängig. Diese können somit innerhalb gewisser Grenzen beliebige Werte annehmen, ohne seine Größe zu beeinflussen. Macht man durch passende Wahl des Materials die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes 8 zu Null, so bleiben ternperaturbedingte Änderungen des Widerstandes 3 ohne Einfluß .auf die Anzeige.Fig.2 shows a variant of the device according to the invention, in which the measuring instrument is switched into the anode circuit instead of the cathode circuit. The circuit parts assigned to the various digits match the corresponding ones the Fig. i match. Resistor 5 and triode 2 have swapped places here and the potential of point C is higher than he. Compensation of the instrument 3 flowing through quiescent current is done by setting the resistance accordingly 5. The current in Kat @ hodemviderstand 8 is determined from the ratio of through the voltages 6 and 7 given grid voltage to this resistor. He flows also through the resistors 3 and 5, but in contrast to the arrangement according to Fig. i practically independent of their value. This can therefore be done within certain limits take on any values without affecting its size. Is done through appropriate Choice of material the temperature dependence of the resistor 8 to zero, so remain Temperature-related changes in resistance 3 without any influence on the display.

Wie bei der vorherigen Schaltung hat auch hier eine in praktischen Grenzen bleibende Schwankung der Spannung der Stromquelle i keinen Einfluß auf die Anzeige des Meßinstrumentes 3. Ebenfalls ist der Einfluß einer Veränderung des Verstärkungsgrades der Röhre praktisch ausgeschaltet. Fig. 3 zeigt, wie Einrichtungen beispielsweise nach Art der Fig. 2 zwecks Sum@mierung mehrerer Größen kombiniert werden können, wobei jeder Wert auch einzeln angezeigt wird. Die hier algebraisch zu addierenden Spannungen werden hei 9, io und t i angeschlossen. Anstatt die Spannung 9 zu addieren, kann die ihr entsprechende Größe durch Umpolung mittels des Umschalters 12 von ,der Summe der beiden anderen Größen io und i i abgezogen werden. Der an die Klemmen der Gleichstromduelle 25 angeschlossene Spannungsteiler .4 dient zur Einstellung der verschiedenen Hilfsspannungen der Einrichtung. Die drei Trioden sind mit 13, 14, i5, die Kathodenwiderstände mit 16, 17, 18, die Teilwertmeßinstrumente mit 19, 20, 21 sowie Kompensationswiderstände mit 2-2, 23 und 24 bezeichnet. Das Summenmeßinstrument 26 erhält die Summe der durch die Teilwertmeßinstrumente fließenden Ströme. Die Kompensation des Ruhestromes in io durch Einstellung de: Widerstandes 22 bringt auch den entsprechenden Teilstrom im Instrument =6 auf Null.As with the previous circuit, this one also has a practical one The fluctuation of the voltage of the current source i does not affect the limits Display of measuring instrument 3. There is also the influence of a change in the degree of amplification the tube practically switched off. Fig. 3 shows how facilities combined for example in the manner of FIG. 2 for the purpose of summing up several variables and each value is also displayed individually. These are algebraic Voltages to be added are connected at 9, io and t i. Instead of the tension To add 9, the corresponding size can be changed by reversing the polarity using the switch 12 can be subtracted from, the sum of the two other quantities io and i i. The on the terminals of the direct current duels 25 connected voltage divider .4 is used for Setting of the various auxiliary voltages of the device. The three triodes are with 13, 14, i5, the cathode resistances with 16, 17, 18, the partial value measuring instruments with 19, 20, 21 and compensation resistors with 2-2, 23 and 24. That Sum meter 26 receives the sum of those flowing through the partial value meters Currents. The compensation of the quiescent current in io by setting de: resistance 22 also brings the corresponding partial flow in the instrument = 6 to zero.

Die Arbeitsbedingungen sind hier die gleichen wie bei Fig. z. Beispielsweise hängt auch hier der Strom durch das Instrument i9 nur von der Gitterspannung 9 und dem Widerstand 16 ab. Das entsprechende gilt für die anderen Stromkreise. Der dem Summenstrom und dem Instrumentenwiderstand entsprechende Spannungsabfall an 26 gehört zu allen Anodenstromkreisen, ist aber ohne Einfluß auf die Anzeige, weil die Anodenströme unaBhängig von den Widerständen der Anodenkreise sind.The working conditions here are the same as in Fig. For example Here too the current through the instrument i9 depends only on the grid voltage 9 and the resistor 16 from. The same applies to the other circuits. The dem Total current and the voltage drop corresponding to the instrument resistance at 26 to all anode circuits, but has no effect on the display because the anode currents are independent of the resistances of the anode circuits.

Natürlich können bei 9, io und ii jeweils mehrere mit- oder zwecks Subtraktion gegeneinandergeschalteteSpanmungen angeschlossen werden, wobei dann die Instrumente 19, 20, 21 zur Angabe der einzelnen Teilsummen dienen.Of course, 9, io and ii can each have several with or for the purpose Subtraction against one another voltages can be connected, where then the instruments 19, 20, 21 are used to indicate the individual subtotals.

Haben die einzelnen zu addierenden Meßgrößen nicht die gleichen -.NIeßkonstanten, d. h. entsprechen gleichen Änderungen der Meßgrößen ungleiche Änderungen der diesen entsprechenden Meßspannungen 9, io oder ii, so wird man Übereinstimmung erzielen durch Anordnung von passend angeschlossenen Spannungsteilern in den Gitterkreisen oder besondere Wahl der Kathodenwiderstände 16, 17, 18. Ungleiche Meßkonstanten lassen sich auch berücksichtigen durch Anordnung eines Mehrfachnebenschlusses zum Summeninstrument 26, wie dies Fig. 4 zeigt. In dieser Abbildung bedeutet 28 den Nebenwiderstand, 29, 30 und 31 sind die Anschlüsse zu den verschiedenen Teilmeßwertinstruinenten und 32 die Verbindung zur Hilfsstromquelle 25.If the individual measurands to be added do not have the same Niess constants, i.e. if the same changes in the measurands correspond to unequal changes in the measured voltages 9, io or ii corresponding to them, then agreement can be achieved by arranging appropriately connected voltage dividers in the grid circles or by choosing the cathode resistors 16, 17, 18. Unequal measurement constants can also be taken into account by arranging a multiple shunt to the sum instrument 26, as shown in FIG. In this figure, 28 denotes the shunt resistance, 29, 30 and 31 are the connections to the various partial measured value instruments and 32 the connection to the auxiliary power source 25.

Die Erfindung läßt sich ohne Schwierigkeit auch auf den Fall der Zusammenfassung von mehr als nur drei Meßgrößen oder Gruppen von solchen anwenden. Dabei ist es sehr einfach, sie im Sinne der Addition oder Subtraktion der Meßgröße wahlweise mit Umschaltern anzuschließen, wie dies für die @feßspannung 12 in Fig. 3 beschrieben worden ist.The invention can also be applied to the case of abstract without difficulty apply more than just three measurands or groups of such. It is there very simple, you can choose to add or subtract the measured variable to be connected with changeover switches, as described for the @ feßspannung 12 in FIG has been.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for direct current amplification and summation of physical quantities, the sum of which is to be transmitted remotely if necessary, whereby these quantities are first converted into an equal number of direct voltages, which, depending on whether their sum or difference is to be formed, with the same: or opposite - sign one after the other in the lattice circuit of a triode or individually in the lattice circuit of several triodes and whose current influences a summation instrument which is connected on the one hand to a tap of a potentiometer connected in parallel to a direct voltage and on the other hand to the anode or cathode circuit, characterized by the use of the combination of the following, Means known per se: a) A potentiometer connected in parallel to a known voltage, which feeds the various anode, grid and cathode circuits through adjustable taps; b) a counter-reaction resistor that is independent of the potentiometer and switched on in the cathode circuit; c) a compensation resistor switched on in the anode circuit or cathode circuit, which serves to neutralize the direct current flowing continuously in the measuring instrument.

2. Device according to claim i, characterized in that on the one hand the anode circuit and on the other hand the grid circuit feeding potentiometer taps in this way are chosen that the tapped potentials in the ratio of the gain coefficient K stand.

3. Device according to claim i, characterized in that the measuring instrument connected on the anode side of the triode instead of being switched on in the cathode circuit to be, thereby reducing the display of the influence of fluctuations in the instrument resistance is released.

4. Device according to claim i, characterized in that each of the voltages or group of voltages to be summed a triode and a measuring instrument for recording the partial measured values with a compensation resistor in the anode circuit is assigned and that the various grid, anode. Cathode and compensation circuits are connected in parallel with the potentiometer and the partial current measuring instruments are led to a common return conductor, which summarizes their Erg, 4bn i @ ssie @S umimen i n, st turnen t contains.