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Schaltungsanordnung für selbsttätige Fernmeldeanlagen zur Einstellung
eines Wählers mittels einer Spannungsvergleichsmethode Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zum Vergleich zweier Potentiale miteinander und besonders zur
Anzeige der gegenseitigen Gleichheit dieser Potentiale.
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Derartige Vorrichtungen, die auch mit dem Naineti \'tillsclialter
bezeichnet werden, werden unter and-ereni hei selbsttätigen Fernsprechanlagen verwendet,
die mit einem Spannungsvergleichsverfahren, z. B. nach Briickenmarkierungsverfahren
arbeiten zur Steuerung der Einstellung von Wählern, :lnrtifsucliern (x1. dgl.
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liei Anlagen dieser Art werden Ausgänge eines @@'ühlers von einuni
für jeden Ausgang oder für eine Gruppe von :ltisgäiigen charakteristischen, elektrischen
Potential markiert. Während der Bewegung des @-Välilers @@crden diese Markierpotentiale
durch eine Nullspannungsprüfvorrichtung mit einem im Register entsprechend der zu
Nvälilenden Nummer eingestellten N ergleiclisl>otential verglichen. Sobald ein freier
Ausgang erreicht ist, dessen Markierpotential gleich dem Vergleichspotential im
Register ist, spricht die Prüfvorrichtung an, wobei ein Relais erregt wird oder
abfällt, wodurch der Schalter angehalten wird.
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Es sind bereits Spannungsvergleichsworrichtungen bekannt, d:ie eine
oder mehrere Entladungsröhren enthalten. Die bekannten Schaltungen haben jedoch
verschiedene Nachteile. Bei manchen Vorrichtungen muß jeder Nullschalter mit einer
eigenen Speisequelle versehen sein, die gut isoliert gegen Erde ausgebildet sein
muß. Bei anderen Systemen läuft der Speisestrom der Entladungsröhren über die Prüfbürste
des Wählers und über die Widerstände, über welche das Markierpotential dem Markierkonrtakt
zugeführt wird, wodurch die Markierpotentiale in mehr oder weniger großem Maße geändert
werden, was zu Störungen Veranlassung gibt, insbesondere bei gleichzeitiger Einstellung
mehrerer Wähler.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und schafft
eine Lösung, bei der verschiedene Spannungsvergleichsvorrichtungen aus einer gemeinsamen,
mit Erde verbundenen Speisequelle gespeist werden können. und außerdem die Spannungsprüfung
stromlos erfolgt.
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Sie hat eine Schaltungsanordnung für selbsttätige Fernmeldeanlagen
zur Einstellung eines Wählers mittels einer Spannungsvergleichsmethode zum Gegenstand,
bei der ein bestimmtes, die gewünschte Einstellung des, Wählers charakterisierendes
Potential einem Steuergitter einer ersten Elektronenröhre zugeführt wird und ein
zweites, ständig die erreichte Lage des Wählers andeutendes Potential über einen
Schaltarm des Wählers einem Steuergitter einer zweiten Elektronenröhre zugeführt
wird, deren Kathode mit der Kathode der ersten Röhre verbunden ist, wobei die Bewegung
des,Wählers gesteuert wird von einem Relais oder einer Relaisschaltung, deren Steuerspannung
von dem Ausgangskreis wenigstens einer der Röhren bezögen wird.
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Derartige Schaltungsanordnungen sind an sich bekannt, besitzen jedoch
u. a. den Nachteil, daß hierbei Röhren mit sehr hoher Emässion benutzt werden müssen,
wobei andererseits die Empfindlichkeit der Vorrichtung über den Arbeitsbereich nicht
konstant ist. Die Röhren müssen, um eine genügend große Stromänderung zu erreichen,
im allgemeinen bis in das Gitterstromgebiet ausgesteuert werden, wodurch sich als
weiterer Nachteil eine Belastung der Ausgangskreise des Wählers ergibt.
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Demgegenüber kennzeichnet sich die diese Nachteile vermeidende Erfindung
dadurch, daß der gemeinischaftliche Kathodenkreis der Röhren einen Widerstand enthält,
dessen Wert so hoch ist, daß bei Veränderung der Potentiale innerhalb eines Gebiets,
das wenigstens fünfmal größer ist als der Gitterspannungsbereich jeder Röhre, bei
keiner Röhre das Gitterstromgebiet ausgesteuert wird und stets wenigstens eine Röhre
leitend ist.
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Es sei bemerkt, daß es an sich bei Gegentaktverstärkern bekannt ist,
einen Widerstand in den gemeinsamen Kathodenkreis der Verstärkerröhren aufzunehmen,
um die Anodenströme der Röhren im gleichen Maße und in Gegenphase zu ändern und
auf diese Weise die Gegentaktwirkung zu verbessern und etwaige Verzerrungen herabzusetzen.
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Der Widerstand an den Eingangsklemmen der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist besonders hoch, so daß sie keine Belastung der mit ihr gekoppelten Kreise bildet,
trotz der von der Relaisschaltung an der Ausgangsseite der Vorrichtung gebildeten
Belastung.
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Die Vorrichtung ändert das Eingangskriterium, d. h. den Unterschied
zwischen den zu vergleichenden Potentialen, in ein Ausgangskriterium in den Anodenkreisen
der Vergleichsröhren, das von der Relaisschaltung auf verschiedene Weise zur Erzielung
der erwünschten Anzeige verarbeitet wird. Das Ausgangskriterium ist nur von dem
Unterschied der zu vergleichenden Potentiale, aber nicht von den Potentialen selbst
abhängig.
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Wenn der gemeinsame Kathodenwiderstand der Vergleichsröhren besonders
hoch ist, ist der Arbeitspunkt der Vergleichsröhren praktisch unabhängig vom Absolutwert
der Eingangsspannungen. Der Widerstand kann z. B. von einer Schirmgitterröhre, z.
B. einer Pentode, oder von einem selbstregelnden Widerstand, z. B. einem Eisenwasserstoffwiderstand,
gebildet werden.
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In vielen Fällen ist es erwünscht, daß die Polarität der Steuerspannung
der Relaisschaltung gleichbleibt, trotz der verschiedenen Polarität des Unterschiedes
der zu vergleichenden Potentiale. Dies ist unter anderem wichtig, um zu verhindern,
daß ein Relais in entgegengesetzter Richtung magnetisiert wird und kurze Zeit oder
dauernd abfällt, wenn der Unterschied der zu vergleichenden Spannungen plötzlich
in einen Unterschied mit entgegengesetzter Polarität übergeht. Zu diesem Zweck wird
an der Eingangs- oder an der Ausgangsseite der Vergleichsschaltung eine Gleiehrichterschaltung,
z. B. eine Grätzschaltung, angeordnet.
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Bei bestimmten Ausführungsformen wird die Relaisschaltung von einem
mechanischen Relais gebildet, das unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer
Gleichrichterröhre in den Ausgangskreis der Vergleichsvorrichtung geschaltet ist.
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Eine bessere Wirkung der Vorrichtung ist dadurch erzielbar, daß der
Gleichrichterschaltung eine Vorspannung erteilt wird, wodurch eine schärfer definierte
Schwelle entsteht.
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Die Empfindlichkeit der Vorrichtung wird vergrößert, wenn die Relaisschaltung
als Modulatorschaltung ausgebildet ist, die vom Unterschied der Anodenspannungen
der Vergleichsröhren gesteuert wird. Durch diese Schaltung wird die Änderung des
Unterschiedes zwischen den Anod@mspannungen. in eine Änderung der Amplitude einer
Wechselsparunung umgewandelt, die nach Verstärkung und Gleichrichtung ein Relais
steuert.
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Auch; kann die Ausgangsspannung der Vergleichsvorrichtung die Frequenz
der von einem Generator erzeugten Schwingungen steuern, wobei die erzeugten Schwingungen
einem Frequenzdiskriminator zugeführt werden und die Ausgangsspannung desselben,
gegebenenfalls nach Verstärkung und Gleichrichtung, ein Relais betätigt.
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Bei anderen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung
wird, die Relaisschaltung vom Potential eines derartigen Punktes im Ausgangiskrei-s
der Vergleichsröhren gesteuert, daß das Potential dieses Punktes nur vom Unterschied
der Eingangsspannung und nicht von ihrem Absoluten abhängig ist. Wenn der gemeinsame
Kathodenwiderstand einen besonders hohen Wert hat und z. B. als Schirmgitterröhre
ausgebildet ist, ist der Gesamtstrom der Vergleichsröhren praktisch konstant. Bei
Spannungsgleichgewicht führt jede Röhre die Hälfte dieses Stromes durch ihren Anodenwiderstand,
so daß die Potentiale der Anoden ebenfalls praktisch konstant ;sind.
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Das Steuerpotential kann dabei an einem Punkt des Anodenkreises einer
der Vergleichsröhren entnommen werden, wenn an der Eingangsseite der Vergleichsschaltung
eine Grätzschaltung aufgenommen
ist, oder an einem Punkt, der über
Sperrschichtzellen mit entsprechenden Punkten) der Anodenkreise verbunden ist.
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Ist der Kathodenwiderstand nicht so hoch, daß die Summe der Anodenströme
der Röhren konstant ist, so kann das Steuerpotential an einem Punkt eines zwischen
den Kathoden der Vergleichsröhren und einer der Anoden geschalteten Spannungsteilers
bzw. an einem Punkt eines zwischen den Kathoden und einem über Sperrschichtzellen
mit den Anodenkreisen verbundenen Punktes eingeschalteten Spannungsteilers entnommen
werden.
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Das Potential des erwähnten Punktes kann einen Gleichspannungsverstärker
oder eine Tickerschaltung steuern.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen nachstehend näher erläutert,
in der schematisch und in vereinfachter Form einige Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen
gemäß dler Erfindung dargestellt sind.
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In Fig. i ist ein mechanisches Relais unmittelbar in den Ausgangskreis
der Vergleichsvorrichtung geschaltet.
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In Fig. 2 und 3 liegen in den Eingangs- bzw. Ausgangskreisen der Vergleichsvorrichtung
Gleichr i chite rb rücken.
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Fig. 4 dient zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise bestimmter
Schaltungen.
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In Fig.5 ist eine Schaltung zur Herstellung einer Schwelle veranschaulicht.
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Fig.6 stellt eine weitere Ausbildung der Schaltung nach Fig. 5 dar.
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In Fig. j und S sind Pentoden in der Vergleichsvorrichtung verwendet.
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Bei der Schaltung nach Fig. 9 ist die Relaisschaltung derart ausgebildet,
daß das Gleichspannungskriterium im Ausgang der Vergleichsvorrichtung in ein Wechselspannungskriterium
umgewandelt wird, wobei außerdem eine Schwelle entsteht.
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Bei der Relaisschaltung nach Fig. io wird mit Hilfe des Ausgangsgleichspannungskriteriums
die Frequenz eines Generators geändert.
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Die Fig. i i bis 14 beziehen sich auf Vorrichtungen, bei denen ein
Relais in -einer Tickerschaltung liegt, die von der Vergleichsvorrichtung gesteuert
wird.
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In Fig. i ist mit Gk ein Wähler, z. B. ein Motorwähler, bezeichnet,
der bei Erregung des Drehmagneten K betätigt wird. Die Ausgangskontakte, die von
der Prüfbürste des Schalters bestrichen werden, sind durch verschiedene Potentiale
markiert, die einem Spannungsteiler R3 -R4 entnommen werden und z. B. Werte zwischen
o und -6o V mit Spannungssprüngen von 2 V haben.
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Während der Bewegung des Wählers werden die aufeinanderfolgenden Markierspannungen
des Punktes 2 mittels einer Spannungsvergleichsvorrichtung mit der Spannung eines
Punktes i eines Markierwählers MY verglichen, der entsprechend der zu wählenden
Nummer eingestellt ist.
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Die Spannungsvergleichsvorrichtung enthält zwei Entladungsröhren Bi
und B2, die beim dargestellten Beispiel als Trioden ausgebildet sind. Die Röhren
werden aus Batterien: h2 und h3 gespeist, von denen die letztgenannte eine derartige
Spannung hat, daß verhütet wird, daß bei den negativsten Werten des Eingangskriteriums
die beiden Röhren gesperrt werden,. Die Speiseströme anderer Spannungsvergleichsvorrichtungen
können den gleichen Batterien entnommen werden.
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In dem gemeinsamen Kathodenkreis der Röhren liegt ein hoher Wiiderstand
R5, und in die Anodenkreise der Röhren sind die Wicklungen eines Differenzrelais
T eingeschaltet. Der Wert des, Widerstandes R5 ist so hoch, daß die Röhren Bi und
B2 in einem derartigen Teil ihrer Kennlinie arbeiten, daß die am meisten stromführende
Röhre noch nicht in den Gitterstrom gesteuert wird, wenn .der Unterschied zwischen
den Eingangspotentialen, so groß ist, daß eine der Röhren gesperrt ist und die andere
Röhre das maximale Gitterpotential hat (o V), so daß über die Prüfleiter kein Strom
fließt.
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Wenn die Eingangsklemme i ein höheres Potential hat als der Punkt
2, ist der die Röhre B1 durchfließende Strom höher als der die Röhre B2 durchfließende,
und das Relais T ist erregt, wodurch der Kontakt t geschlossen ist. Das Relais
T ist ebenfalls erregt, wenn der Punkt 2 positiv gegenüber dem Punkt 1 ist.
Die Erregung des Relais T ist nur vom Unterschied der Anodenströme der Röhren und
nicht von ihrem Absolutwert abhängig.
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Sobald ein Ausgang gefunden ist, dessen Markierpotential gleich dem
im Register eingestellten Vergleichspotential im Punkt i ist, werden die Ströme
in dien Wicklungen des Relais T einander gleich, und das Relais fällt ab. Durch
öffnen des Kontaktes t wird der Erregerkreis des Drehmagneten K unterbrochen und
der Schalter GK gehalten.
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Indem der Widerstand R5 groß gewählt wird, ist erzielbar, daß die
Steilheit der Röhren Bi und, B2 sich nur wenig ändert, wenn die Eingangspotentiale
bei Spannungsgleichheit Werte zwischen o und -6o V haben. Das Relais T wird dann
bei o und -6o V bei etwa gleichem Wert des Spannungsunterschiedes abfallen.
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Ein Nachteil der Schaltung nach Fig. i ist der, daß das Relais T entgegengesetzt
magnetisiert wird, wenn sich beim Übergang von der Prüfbürste von GK auf
einen nächstfolgenden Kontakt die Polarität des Potentialunterschiedes zwischen
den Punkten i und 2 ändert, wodurch es beim Übergang abfällt, was unter anderem
zur Folge haben kann, daß durch Ansprechen der weiteren Steuervorrichtung im Register
der Wähler auf einem falschen Ausgang anhält.
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Dieser Nachteil ist bei der Schaltung nach Fig. 2 behoben. Hier sind
die Punkte i und 2 an die Eingangsklemmen einer aus vier Sperrschichtzellen S1 bis
S4 bestehenden Grätzschen Schaltung angeschlossen und die Steuerelektroden der Röhren
Bt, B2 mit den Ausgangsklemmen verbunden. Die Steuerelektrode von Bi folgt dann
stets -dem höchsten der Potentiale der Punkte i und 2, während die Steuerelektrode
von B2 das niedrigste dieser Potentiale annimmt. Dies hat zur Folge, daß bei Ungleichheit
der Eingangsspannungen die Röhre Bi immer mehr
Strom als di-- Röhre
B2 führt, unabhängig von der Polarität des Spannungsunterschiedes.
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Bei der Schaltung nach Fig. 3 ist eine Grätzschaltung in die Ausgangskreise
der Vergleichsschaltung aufgenommen. Hier wird ein Relais T mit einer einzigen Wicklung
verwendet, die zwischen den Ausgangsklemmers der Gleichrichterbrücke S1 bis S4 geschaltet
ist. Auch bei dieser Schaltung ist die Erregungsrichtung unabhängig von der P<:larität
des Spannungsunterschiedes.
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Es ist erwünscht, daß die Spannungsvergleichsvorrichtung anspricht,
wenn der Unterschied zwischen den Eingangsspannungen kleiner als ein bestimmter
Schwellenwert ist, da die zu vergleichenden Spannungen beim Gleichgewicht infolge
der Schwankung der Werte der in dien Spanungsteilern verwendeten Widerstände einander
nicht vollkommen gleich zu sein brauchen,. Oberhalb dieses Schwellenwertes darf
die Spannungsvergleichsvorrichtung sticht wirksam werden, da sonst die Wähler in
eine falsche Stellung eingestellt werden könnten. Die Schwelle soll weiter möglichst
wenig vom Absolutwert der zu vergleichenden Spannungen abhängen, mit anderen Worten,
der Spannungsunterschied zwischen den Punkten i und 2, unterhalb dessen das Relais
T zur Aberregung gebracht wird, muß bei einem Vergleichspotential von o V annähernd
der gleiche sein wie bei einem von -6o V.
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Bei den Schaltungen nach den Fig. i bis 3 wird die Schwellenbreite,
d. h. das Spannungsgebiet, in dem das Relais abgefallen ist, im wesentlichen von
den Steilheiter der Röhren und der Anhebe- und Abfallstromstärke des Relais bedingt.
Für die genaue Wirkung -der Spannungsvergleichsvorrichtung ist es jedoch günstiger,
daß der Einfluß des Relais möglichst gering ist.
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Der Schwellenwert ist um so schärfer definiert, je größer die relative
Stromänderung beim Überschreiten der Schwelle ist. Der Verlauf des dem Relais zugeführten
Stromes i als Funktion des Spannungsunterschiedes A V kann z. B. der Kurve a in
Fig. 4 entsprechen. Der Strom ist o, wenn der Spannungsunterschied innerhalb der
Schwellenbreite D liegt, und steigt außerhalb derselben sehr schnell an.
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Ein derartiger Verlauf des Relaisstroms, ist mittels der Schaltung
nach Fig. 5 erzielbar, bei der der Grätzschaltung S1 bis S4, an die das Relais T
angeschlossen ist, Vorspannungen zugeführt werden, die über die Widerstände R9 und
Rlo erzeugt werden. Es wird nur Strom das Relais Tdurchfließen, wenn der Spannungsunterschied
zwischen den. Punkten i und 2 so groß ist, daß das Potential des Punktes d größer
ist als dasjenige des Punktes a oder das Potential dies Punktes c dasjenige des
Punktes b übersteigt. Die Breite der so erzeugten Schwelle ist mittels der Widerstände
R9 und Rio einstellbar.
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Als Prüfrelais wird im vorliegenden Fall ein besonders empfindliches
Relais verwendet.
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Der Widerstand R,, der Schaltungen nach den Fig. i bis 3 ist weiter
durch eine Schirmgitterröhre B5 ersetzt, die z. B. als Pentode ausgebildet sein
kann. Da der Anodenstrorn einer solchen Röhre praktisch unabhängig von. der Anodenspannung
ist; wird in allen Gleichgewichtslagen der die Röhren Bi und B2 durchfließende Gesamtstrom
annähernd gleich sein. Diese Wirkung kann noch vergrößert werden, wenn bei B5 durch
Anordnung eines Widerstandes R11 in der Kathodenleitung von B5 in übrigens an sich
bekannter Weise Stromgegenkopplung angewendet wird. Wenn der B5 durchfließende Strom
derart eingestellt wird, daß jede der Röhren Bi und B2 den ganzen Strom durchläßt,
ohne daß Gitterstrom fließt, werden die Eingangswiderstände der Vergleichsschaltung,
an den Klemmen i und 2 gemessen, für alle Werte der zu vergleichenden Spannungen
wenigstens annäherungsweise unendlich hoch sein.
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Bei Spannungsgleichheit sind die RöhrenBl und B2 praktisch immer auf
gleichen Arbeitspunkt eingestellt, so daß auch die Steilbeit der Röhren und somit
der Schwellenwert des Nullschalters bei Vergleichsspannungen von o und -6o V gleich
sein wird.
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Bei den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Vergleichsschaltungen sind
auch die Röhren Bi und B2 als Pentoden ausgebildet.
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Die Verwendung von Mehrgitterröhren in der Vergleichsvorrichtung hat
den Vorteil, daß der die Röhren durchfließende Strom weniger von den Anodenspannungen
abhängig ist und außerdem steilere Röhren verwendbar sind.
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In den Punkten a, b, c, d kann die Gleichrichterschaltung nach
Fig. 5 angeschlossen werden.
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Bei der Schaltung nach Fig. 6 werden die Schirmgitter der Röhren Bi
und B, über einen. gemeinsamen Widerstand R29 gespeist. In der Praxis können die
Potentiale der Punkte i und 2 über einen beträchtlichen Bereich, z. B. 6o V, geändert
werden. Die wirklichen Schirmgitterspannungen, d. h. der Spannungsunterschied zwischen
den Schirmgittern und den Kathoden, werden sich gleichfalls ändern.
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Wenn die Potentiale der Punkte i und 2 einander gleichgemacht und
dann zusammen geändert werden, wird der die Röhren Bi und B2 durchfließende Gesamtstrom
infolge der Wirkung der Röhre B5 konstant bleiben. Es werden sich jedoch die Steuergitter-und
Schirmgitterspannungen ändern. Dies hat zur Folge, daß die Anodenströme von Bi und
B2, bei Spannungsgleichheit zwischen den Punkten i und 2, nicht über den ganzen
Bereich der Eingangsspannungen einander gleich zu sein brauchen, wenn die Röhrenkennlinien
nicht gleich sind. Obgleich die Abweichungen im allgemeinen verhältnismäßig gering
sind, können in bestimmten Fällen die gestellten Toleranzen überschritten werden.
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Es ist dann erwünscht, die wirkliche Schirmgitterspannung konstant,
zu halten, so daß die Röhren immer im gleichen Punkt der Kennlinie arbeiten.
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Bei der Schaltung nach Fig.6 wird dies dadurch erzielt, daß als Schirmgitterwiderstand
R29 ein Eisenwasserstoffwiderstand gewählt ist, der den Gesamtschirmgitterstrom
konstant hält.
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Eine andere Lösung dieser Aufgabe ist in Fig. 7 dargestellt. Die Schirmgitter
der Röhren Bi und B2 sind einerseits über den Widerstand R21 mit dem Pluspol der
Speisequelle h2 verbunden, und andererseits
ist zwischen den Schirmgittern
und- der Kathode der Rölire B6 eine Neonröhre Ne geschaltet. Das Steuergitter
der Röhre B6 ist mit den Kathoden der Röhren B1 und B2 verbunden. In die Kathoden-Leitung
von B6 ist ein hoher Widerstand R24 aufgenommen, wodurch diese Röhre kathodengekoppelt
ist und der Unterschied zwischen dem Kathodenpotential von B6 und dem Potential
der Kathoden von B1 und B2 praktisch konstant ist. Mit dieser Schaltung wird erzielt,
claß die Anodenströme der Röhren Bi und B2 bei Brückengleichgewicht praktisch unabhängig
von der Größe der zu vergleichenden Spannungen sind.
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Dieses Ergebnis könnte nicht im gleichen Maße erzielt werden, wenn
die Neonröhre unmittelbar zwischen den Schirmgittern und den Kathoden von B1 und
B2 geschaltet wäre, da in diesem Fall der konstante Emissionsstrom von B5 über die
Röhren Bi und B2 und die Neonröhre verteilt werden würde. Der die Neonröhre durchfließende
Strom ist jedoch nicht konstant, so d@aß auch die Röhrenströme von Bi und B2 sich
mit der Größe der zu vergleichenden Spannungen ändern werden. Versuche haben ergeben,
daß die Wirkung der Schaltung mit einer zwischen den Schirmgittern und Kathoden
geschalteten Neonröhre nicht besser als beim Fehlen der Neonröhre ist.
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Mittels des Spannungsteilers 2 nach den Fig. 6 und 7 kann das Brückengleichgewicht
derart nachgeregelt werden, daß hei Spannungsgleichheit an den Klemmen i und 2 die
die Röhren BI und B2 durchfließenden Ströme gleich groß sind.
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:-#ci#altung nach Fig.8 entspricht im wesentlichen d.i- Schaltung
nach den Fig. 5 bis 7. Die Anoden der Röhren B1 und B2 sind jedoch außerdem über
Sperrscliiclitzellen S1, und S11 mit einem Anzapfungspunkt des Ausgangskreises der
anderen Röhre verbunden. Bei einem kleinen Spannungsunterschied sind sämtliche Sperrschichtzellen
gesperrt, da alle Zellen negativ vorgespannt sind, und das Relais wird nicht von
Strom durchflossen. Läßt man nunmehr den Spannungsunterschied zunehmen, z. B. derart,
daß das Potential der Anode von B1 gegenüber demjenigen von BZ ansteigt, so werden
bei einem bestimmten Wert des Spannungsunterschiedes die Gleichrichter S3 und S2
leitend. Der das Relais durchfließende Strom nimmt darin zu, bis das Potential des
Punktes c demjenigen des Punktes f entspricht, wonach die Sperrschichtzelle S12
leitend wird und der das Relais durchfließende Strom nur langsam weiter ansteigt.
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Der Verlauf des die Relaiswicklung durchfließenden Stromes hat etwa
die Form der Kurve b nach Fig..I. Ein Vorteil der Begrenzungsmaßnahme besteht darin,
d aß das Relais bei einem großen Spannungsunterschied nicht stark übermagnetisiert
wird, so daß das Relais 1>e; der plötzlichen Herstellung des Gleichgewichtes der
`,ergleichsvorrichtung schnell abfallen kann.
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Die vorstehenden Schaltungen weisen in mehr oder weniger großem Maße
dien Nachteil auf, daß das Prüfrelais weniger als normal erregt wird. Dies hat zur
Folge, daß die Wirkungszeiten des Relais stark veränderlich s-in können. Die Empfindlichkeit
der Schaltungen ist verhältnismäßig gering. Außerdem haben sie den Nachteil, daß
die Schwelle der Vergleichsvorrichtungen nicht besonders scharf ist, da die Steilheit
der Stromzunahme durch das Relais bei Änderung der Eingangsspannung durch die Steilleit
der Entladungsröhren bedingt wird.
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_N@Iittels der im folgenden erläuterten Schaltungen ist <,in schärferer
Übergang erzielbar, und außerdem kann die Schwellenbreite einen kleineren: Wert
hallen.
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Hei der Vorrichtung nach Fig. 9 wird die Anodenstromänd!erung der
Röhren Bi und B2 in eine Änderung der Amplitude einer Wechselspannung umdie nach
Verstärkung und Gleichrichtung zur Steuerung des Relais verwendbar ist.
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Zwischen der Sekundärwicklung des Transformators T1 und der Primärwicklung
des Transformators T2 sind Sperrschichtzellen S7-58 im Gegentakt geschaltet. Der
Primärwicklung von Ti wird eine Wechselspannung mit einer Frequenz z. B. von io
kHz zugeführt, die von einer nicht dargestellten Spannungsquelle stammt. Die Punkte
a bis d entsprechen den Punkten a bis d der Schaltungen
nach den Fig. 5 bis B. Die Punkte a und b sind mit den Mitten zweier zwischen den
Sperrschichtzellen eingeschalteter Spannungsteiler R"-R26 bzw. R27 R28 verbunden.
Die Anoden c und d der Röhren Bi und B2 sind an die Mitten einer Wicklung der Transformatoren
T1 bzw. T2 angeschlossen. Die Kondensatoren C sperren die Gleichspannungen und sind
derart bemessen, daß Ströme der Frequenzen io kHz unbehindert durchgelassen werden.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Sind die miteinander
zu vergleichenden. Spannungen an den Punkten i und 2 einander gleich, so werden
auch die Potentiale der Punkte a und b bzw. c und d
einander
gleich sein. Die .Potentiale von a und, b sind dabei höher als diejenigen
von c und d, so d.aß die Gleichrichter gesperrt sind und einen, hohen Widerstand
darstellen. An den Primärklemmen von T2 entsteht somit keine Wechselspannung. Gegebenenfalls
können die Kapazitäten der Gleichrichter abgeglichen werden. Bei einem kleinen Unterschied
zwischen den zu vergleichenden Spannungen wird das Potential von a immer
noch dasjenige von d
übersteigen bzw. dasjenige von b wird höher als dasjenige
von c sein, so daß die Gleichrichter gesperrt bleiben. Wird der Unterschied jedoch
immer größer, z. B. derart, daß der Strom der Röhre Bi ansteigt und derjenige von
B2 absinkt, so wird in einem bestimmten Augenblick das Potential von d dasjenige
von a übersteigen, so daß die Gleichrichter S5 und S6 leitend werden und eine Wechselspannung
an den Klemmen von T2 liegt. Diese Wechselspannung wird durch die Einrichtung
VG
verstärkt und gleichgerichtet, wodurch das Relais mit dem gleichgerichteten
Strom gesteuert wird.
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Wird der Spannungsunterschied zwischen, den Klemmen i und 2 im entgegengesetzten
Sinne geändert, so werden am Ende die Gleichrichter _'7 und Se leitend, wodurch
T2 gleichfalls über die Gleichrichter eine Wechselspannung zugeführt wird.
Der
Verlauf der Wechselspannung an dien Klemmen von T2 als Funktion des Spannungsunterschiedes
A h zwischen den Klemmen i und 2 ist durch die Kurve a in Fig. 4 dargestellt. Die
Schwellenbreite kann mittels der Widerstände R9 und Rla geändert werden.
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Bei einer anderen Anzeigeschaltung gemäß weiterer Erfindung wird von
einem der Vergleichsschaltung entnommenen Steuerstrom die Frequenz eines Hochfrequenzgenerators
geändert. Die Hochfrequenzwech.selspannung veränderlicher Frequenz wird über einen.
Diskriminator geführt und darauf gleichgerichtet. Fig. io stellt ein Ausführungsbeispiel
dieses Verfahrens dar.
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Die ersten drei Elektroden der Generatorröhre B7 gehören zu einerDreipunktgeneratorschaltung,
deren Frequenz durch. den von den- Kondensatoren Cl und der Selbstinduktion L1 gebildeten
Kreis bedingt ist. Die Frequenz des Generators beträgt z. B. 5oo kHz: die Selbstinduktion
L1 ist mit einem Hochfrequenzeisenkern M versehen, dessen Permeabilität veränderbar
ist, indem ein Gleichstrom durch eine auf dem Kern angeordnete Erregerwicklung hindurchgeführt
wird, die auf bekannte Weise hochfrequenzmäßig gegenüber der Selbstinduktion L1
entkoppelt ist.
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Die Erregerwicklung X kann statt des Relais T in die
Schaltung nach den Fig. 5 bis 7 aufgenommen sein.
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Der die Wicklung X durchfiiießende Strom kann nach Fig. 8 begrenzt
wenden. Bei Änderung des Spannungsunterschiedes A h zwischen den Klemmen i und 2
verläuft der die Erregerwicklung X durchsetzende Strom gemäß der Kurve b nach Fig.
4.
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Die Frequenz des Generators verläuft dementsprechend. Ähnlich wie
bei den, Schaltungen nach den Fig.5 bis 7 kann die Schwellenbreite mittels der Widerstände
R9 und Rlp geändert werden. In dem Anodenkreis der Generatorröhre B7 nach Fig. io
befindet sich ein Diskriminator, der aus einem von den Kreisen L.C2C2, L.C.C3 gebildeten
Bandfilter besteht. Die Kreise sind kapazitiv durch den Kondensator C4 gekoppelt.
Die Selbstinduktioni L3 bildet die Primärwicklung des Hochfrequenztransformators
T3, in dessen Sekundärwicklung eine nicht dargestellte Gleichrichterschaltung liegt.
Mittels der Gleichrichterspannung wird ein Relais erregt oder eine Verstärkerröhre
gesteuert. Das Bandfilter i(st auf 5oo kHz abgestimmt und die Bandbreite soll größer
als der Frequenzbereich sein, über den die Eigenfrequenz des Generatorsi verläuft,
infolge unerwünschter Schwankungen, der Speisespannung od, dgl.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Wenn der Unterschied
zwischen den zu vergleichenden Spannungen kleiner als der Schwellenwert der Vergleichsschaltnzng
ist, Hießt kein Strom durch die Erregerwicklung X und d(ie Frequenz des Generators
ist gleich 5oo kHz. Übersteigt der Spannungsunterschied den Schwellenwert, so wird
sich infolge der Vormagnetisierung des Eisenkerns M die Frequenz des Generators
besonders, schnell ändern. Es hat sich in der Praxis als möglich erwiesen, eine
Frequenzänderung von ioo kHz je Volt Spannungsänderung zwischen den Klemmen i und
2 zu erzielen. Die Frequenz fällt .dabei außerhalb des Durchlaßbandes dies Bandfilters,
so daß die Ausgangsspannung bis auf einen sehr geringen Wert herabgesetzt wird.
Die Flankenbreite der Schwelle beträgt dabei nur einige Millivolt.
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Als Vorzüge der Schaltung nach Fig. io gegenr über der Schaltung nach
Fig. 9 kann die Tatsache, daß die Hochfrequenzspannung örtlich erzeugbar ist, sowie
die Möglichkeit erwähnt werden, daß eine Abflachung der Gleichrichterhochfrequenzspannung
mit einfachen Mitteln durchführbar ist.
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Eine besonders scharfe Schwellenwirkung der Vergleichsvorrichtung
entsteht, wenn das Prüfrelais T in einer Tickerschaltung liegt, die von der Vergleichsschaltung
gesteuert wird. Grundsätzlich kann diese Tickerschaltung beliebiger bekannter Art
sein. Die bei den Vergleichsvorrichtungen nach den Fig. i i bis 14 verwendete Tickerschaltung
eignet sich vorzüglich für das verfolgte Ziel, da die Speiseaufgabe hier auf einfache
Weise gelöst werden kann.
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Der Ticker enthält zwei Röhren B3 und B4. Ini dem gemeinsamen Kathodenkreis
liegt ein hoher Widerstand R17. Die Anode von B3 wird über den Widerstand R1, gespeist,
und das Prüfrelais T ist in den Anodenkreis von B4 eingeschaltet. Das Steuergitter
von B4 i,st mit einem Punkt des zwischen der Anode von B3 und der Minusklemme der
Batterie h3 geschalteten Spannungsteilers Rl$-R19 verbunden. Die Steuerspanmung
des Tickers wird dem Steuergitter von. B3 zugeführt.
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Wenn das Steuergitter von B3 ein verhältnismäßig niedriges Potential
aufweist, ist diie Röhre B3 gesperrt und die Röhre B4 geöffnet, so daß das Relais
T erregt ist. Wird nunmehr das Potential des, Steuergitters erhöht, so wird bei
einem bestimmten Wert B3 leitend, das Steuergitterpotenti-al von B4 sinkt stark
und die Röhre B4 wird plötzlich vollkommen, gesperrt. Dieser Übergang ist sehr scharf.
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Die Schaltungen nach den Fig. i i bis 14 unterscheiden sich voneinander
in der Weise, daß die Steuerspannung für die Tickerschaltung dem Ausgang der Vergleichsschaltung
entnommen wird. Bei jeder Schaltung wird die Steuerspannung durch das Anodenpotential
derjenigen der Röhren Bi und B2 bedingt, die den höchsten Strom führt.
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Bei der Schaltung nach Fig. i i ist das Steuergitter von B3 über den
Widerstand R15, der eine Begrenzung etwaiger Gitterströme bewirkt, mit der Anode
der Röhre Bi verbunden. Die Steuergitter der Vergleichsröhren sind, ähnlich wie
bei der Schaltung nach Fig. 2, über Sperrschichtzellen Si bis S4 mit den Punkten
i und 2 verbunden, denen die zu vergleichenden Spannungen zugeführt werden. Die
Sperrschichtzellen sind derart polarisiert, daß das Steuergitter von Bi stets das
höchste und das Steuergitter von B2 stets das niedrigste der Potentiale der Punkte
i und 2 annimmt.
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Die in die Kathodenleitung von Bi und B2 eingeschaltete Pentode B5
hält den Gesamtemissionsstrom der Röhren Bi und B, bei sehr großer Annäherung konstant.
In: jedem Zustand von Spannungsgleichheit
zwischen o und -6o V werden
also die die Widerstände R7 und RB durchfließenden- Ströme den gleichen Wert haben,
und es wird also auch das Potential der Anodt von Bi das gleiche sein, unabhängig
vom Absolutwert der Eingangspotentiale der Punkte i und 2.
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Die Widerstände der Tickerschaltungsind derart bemessen, daß bei Gleichgewicht
die Röhre B3 der Tickerschaltung leitend und' die Röhre B4 gesperrt ist, wobei also
das Prüfrelais abfällt.
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Steigt nunmehr der Potentialunterschiedizwischen i und 2 an, so sinkt
das Anodenpotential von BI ab. Bei einem bestimmten Wert des Potentialunterschiedes
schließt sich B3 plötzlich und B4 öffnet sich und das Prüfrelais spricht an.
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Da die Steilheit der Röhren BI und B2 beim Spannungsgleichgewicht
nicht vom Absolutwert der zu vergleichenden Spannungen abhängig ist, ist auch die
Schwellenbreite des Nullschalters konstant.
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Bei der Schaltung nach Fig. 12 sind die Steuergitter von B1 und Bz
unmittelbar an die Punkte i und 2 angeschlossen, und es ist das Steuergitter der
Röhre B3 der Tickerschaltung über Sperrschichtzellen Si und S2 mit den Anoden von
BI und B2 verbunden. Zwischen dem gemeinsamen Punkt a und der Quelle hohen Potentials
ist ein Widerstand R12. geschaltet. Die Sperrschichtzellen sind derart polärisiert,
daß das Steuergitter von B3 dem höchs.teri der Anodenpotentiale von. BI und B2 folgt.
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Die Schaltungen nach den Fig. 13 und 14 entsprechen, im wesentlichen
den Schaltungen nach .den Fig. i i und 12. Die Pentode B5 ist jedoch durch,einen
Widerstand R, ersetzt. Der Gesamtem,i,ssionsstrom von BI und B." ist nunmehr gewissermaßen
von dien Absolutwerten der Eingangsspannungen abhängig. Läßt man die Potentiale
der Punkte i und 2 gegenseitig gleich zunehmen, so sinken, d!ie Anodenpotentiale
von BI und B2, und es steigt das Potential der Kathoden an. An einem zwischen einer-
Anode und der Kathode geschalteten Spannungsteiler wird also ein Punkt x vorhanden
sein, dessen Potential sich nicht ändert.
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Bei der Schaltung nach Fig. 13 ist das Steuergitter von B3 an den
Punkt a des Spannungsteilers R13-R14 zwischen der Anode von BI undi den Kathoden
von BI und B2 angeschlossen, während bei der Schaltung nach Fig. 14 der Spannungsteiler
R13 -R14 zwischen dem gemeinsamen Punkt der Sperrschichtzellen S1, S2 und den Kathoden
liegt. Durch passende Wahl des Anzapfungspunktes a ist erzielbar, daß die Schwellenbreite
der Vergleichsvorrichtung konstant ist.
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Wenn bei den Schaltungen nach den Fig. i i bis 14 die Polarität der
Sperrschichtzellen umgekehrt wird, nimmt das Steuergitter von B3 das niedrigste
der Anodenpotentiale von BI und B2 an. Werden die Widerstände der Schaltungen nunmehr
derart bemessen, daß beim Gleichgewicht die Röhre B3 gesperrt und B4 leitend ist,
so wird beim Ansteigen des Absolutwertes des Spanmungsunterschiedes zwischen i und,
2 oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes das Prüfrelais T plötzlich abfallen.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist also derjenigen vorangehender Fälle gegenüber
reziprok.