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Elektrostatischer Spannungsmesser Die elektrostatischen Spannungsmesser
weisen in ihrer gebräuchlichsten -Ausführungsform eine oder mehrere gegen eine Rück:tellkraft
bewegliche Elektroden auf, die sich in einem von festen Elektroden ausgehenden Feld
bewegen. Die Empfindlichkeit dieser Spannungsmesser hängt. abgesehen von der Rückstellkraft,
von den _@hmessungen und der Lage der Elektroden zueinander ab sowie von den gegebenenfalls
an den Elektroden angeschalteten Hilfspotentialen. Von diesen Größen liegen zumeist
die Rückstellkraft und die Abmessungen durch eine vorgeschriebene EigenschNvingungsdauer
für die bewegliche Elektrode und durch die zulässigen Kapazitätswerte fest. Es bleibt
also für die Anpassung an eine gewünschte Empfindlichkeit nur die Veränderung der
Hilfsspannung und der Lage der Elektroden zueinander. Bei der sog. idiostatischen
Schaltung, die ohne Hilfsspannung arbeitet, kann nur durch Veränderung des Elektrodenabstandes
eine Änderung der Empfindlichkeit erreicht werden. Es sind aus diesem Grunde schon
elektrostatische Spatuiui.g:messer gebaut worden, hei denen die Elektroden beweglich
angeordnet sind. 'Mit Rücksicht auf die äußeren Abmessungen kann man aber häufig
nicht die gewünschten Meßbereiche durch einfache Verlagerung der Elektroden erreichen.
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Die Erfindung hilft diesem Übelstand ab, indem sie Mittel zur Änderung
der Empfindlichkeit der eingangs beschriebenen elektrostatischen Spannungsmesser
bringt, die ohne wesentliche Vergrößerung der äußeren Abmessungen des Geräts weite
Bereiche erfassen und außerdem durch einfachste
Schaltmaßnahmen
gestatten, die Empfindlichkeit ohne mechanische Veränderung des Geräts zu variieren.
Die Erfindung besteht darin, daß mindestens auf einer Seite einer beweglichen Elektrode
neben der eigentlichen Meßelektrode eine oder mehrere feste Elektroden mit abweichendem
Potential angeordnet sind. Besonders zweckmäßig ist es, dabei die zusätzlichen Elektroden
derart in das von der Meßelektrode ausgehende Feld eingreifen zu lassen, daß nur
ein Teil dieses Feldes auf die bewegliche Elektrode wirksam ist. Es kann dann durch
entsprechende Bemessung der zusätzlichen Elektroden die Wirkung der Meßelektrode
leicht so weitgehend beeinflußt werden, daß eine beliebige Einstellung der Empfindlichkeit
bei normalen Abmessungen möglich ist. Um bei einem Gerät die Empfindlichkeit auf
einfachste Weise ändern zu können, werden sämtliche Elektroden einzeln umschaltbar
gemacht, so daß sie nach Belieben auf verschiedene Potentiale gebracht werden können.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung seien an Hand der Abbildungen
erläutert. Abb. i zeigt ein normales Blättchen-Elektrometer. In gleicher Weise,
wie nachstehend beschrieben, kann aber auch bei einem Faden-, Schlingen- oder anderem
Elektrometer oder sonstigen elektrostatischen Spannungsmesser mit beweglichen Elektroden
verfahren werden. Das Blättchen als bewegliche Elektrode ist mit i bezeichnet. Es
hat an seiner einen Seite die Elektrode 2 und an der anderen Seite die beiden Elektroden
3 und 4. Eine der Elektroden 3 oder 4 dient als Meßelektrode, während die andere
auf ein von der Meßelektrode abweichendes Potential gebracht wird. So kann z. B.,
wenn 3 als Meßelektrode mit dem einen Pol der Meßspannungsquelle verbunden ist,
4 mit dem Blättchen i und der anderen Elektrode 2 am anderen Pol der bießspannungsquelle
liegen. Hierdurch wird die Empfindlichkeit gegenüber einer Anordnung mit je einer
Elektrode zu jeder Seite des Blättchens herabgesetzt. Soll d ie Empfindlichkeit
vergrößert werden, so kann man die Elektrode 4 von i und 2 ab- und zu 3 schalten.
Man hat dann die Anordnung eines normalen Blättchen-Elektrometers.
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Abb. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform. Auf der einen Seite des
Blättchens i liegt wieder die feste Elektrode 2, die im vorliegenden Fall mit dem
Blättchen zusammen mit Masse und dem einen Pol der Meßspannungsquelle verbunden
ist. Die beiden Teilelektroden 3 und 4 sind zusammengeschaltet und bilden nunmehr
gewissermaßen ein Gitter. Hinter der Gitterlücke, welche die beiden Elektroden bilden,
befindet sich eine weitere Elektrode 5. Soll die höchste Empfindlichkeit erreicht
werden, so werden die Elektroden 3, 4 und 5 zusammengeschaltet und mit dein anderen
Pol der Meßspannungsquelle verbunden. Es wirken dann alle Elektroden auf das Blättchen
i in gleicher Richtung. Soll die Empfindlichkeit Herabgemindert werden, so werden
die Elektroden 3 und 4 einzeln oder zusammen von 5 abgeschaltet und mit i und 2
verbunden. Sind 3 und 4 zusammen von 5 abgeschaltet, so wirkt die Elektrode 5 nur
mit weniger Feldlinien auf das Blättchen i. Je weiter 5 hinter der Blendenöffnung
liegt, uni so m°lir Feldlinien gellen auf die Elektroden 3 und 4. Dies ist schematisch
in Abb.3 und 4 für verschiedene Abstände von 5 dargestellt. -Man könnte also durch
\-erschieben der Elektrode 5 die Empfindlichkeit noch weiter ändern. Um die hierbei
auftretenden Schwierigkeiten in der mechanischen Ausführung zu vermeiden, ist es
einfacher, mehrere Elektroden mit verschiedenen Abständen hinter die Elektroden
3 und ¢ anzubringen und es kann nunmehr dadurch, daß man wahlweise die zu messende
Spannung an eine nähere oder entferntere Elektrode legt, eitle größere oder weniger
große Empfindlichkeit des Elektrometers erreicht werden. Hierfür ist in Abb.5 ein
Beispiel gezeichnet. Außer der Elektrode 5 mit geringem Abstand ist noch eine weitere
entferntere Elektrode 6 vorgesehen. Man schaltet nun die entferntere Elektrode an
den einen Pol der Meßspannungsquelle, während zunächst alle übrigen am anderen Pol
liegen. -Nach und nach werden dann die näher liegenden Elektroden von .dem einen
Pol ab und zum anderen Pol zugeschaltet, bis schließlich alle Elektroden, als letzte
die Blendenelektrode selbst, an einem Pol liegen. Auf diese Weise wird eine Änderung
der Empfindlichkeit in weiten Bereichen erreicht. Es kann aber auch so vorgegangen
werden, d.aß man nur eine dem gewünschten Bereich entsprechende Elektrode an. den
einen Pol schaltet, alle übrigen werden mit dem Gegenpol verbunden. Diese letztere
Lösung hat den Vorteil geringerer Kapazität (kleine Gesamtoberfläche der Ladung
tragenden Teile), erfordert aber gegenüber der ersten Lösung einen größeren schaltertechnischen
Aufwand. Dadurch, daß die Elektroden hinter der Blende angeordnet sind, wirken sie
anders, als wenn eine freie Elektrode entsprechend ihrem Abstand verändert würde,
und zwar nimmt die Kraft auf dem beweglichen Elektrometerteil als Funktion vom Abstand
hinter einer Blende stärker ab als ohne Blende. Anstatt den Abstand der hinter der
Blende liegenden Elektroden zu variieren, kann auch die Blendenöffnung als solche
geändert werden. Die Blende kann auch in der Form gestaltet werden, daß nicht zwei
Teilelektroden 3 und 4 vorgesehen sind, sondern claß in einer Elektrode eine oder
mehrere entsprechende Öffnungen angebracht werden.
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Die beschriebenen. Anordnungen mit mehreren Elektroden können auch
zu beiden Seiten des beweglichen Teiles angebracht werden. Es kann dann durch entsprechendes
Umschalten wahlweise ein Ausschlag nach links oder rechts erzeugt werden.