DE881695C - Schaltungsanordnung zum Messen von Gleichspannungen bei verhaeltnismaessig hohem Widerstand des Messwertgebers, insbesondere fuer das Messen von PH-Werten - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Messen von Gleichspannungen bei verhaeltnismaessig hohem Widerstand des Messwertgebers, insbesondere fuer das Messen von PH-Werten

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DE881695C
DE881695C DES12205D DES0012205D DE881695C DE 881695 C DE881695 C DE 881695C DE S12205 D DES12205 D DE S12205D DE S0012205 D DES0012205 D DE S0012205D DE 881695 C DE881695 C DE 881695C
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measuring
transducer
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voltage
electron tube
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DES12205D
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Wilhelm Dr Geyger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/10AC or DC measuring bridges
    • G01R17/16AC or DC measuring bridges with discharge tubes or semiconductor devices in one or more arms of the bridge, e.g. voltmeter using a difference amplifier
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0023Measuring currents or voltages from sources with high internal resistance by means of measuring circuits with high input impedance, e.g. OP-amplifiers

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Description

  • Schaltungsanordnung zum Messen von Gleichspannungen bei verhältnismäßig hohem Widerstand des Meßwertgebers, insbesondere für das Messen von pH-Werten Es ist bekannt, zum Messen von Gleichspannungen, die von einem Meßwertgeber mit verhältnismäßig hohem Widerstand, z. B. von einem pH-Wertgeber erzeugt werden, eine zwei möglichst gleichartige Elektronenröhrensysteme enthaltende Brückenschaltung zu verwenden. Bei diesen bekannten Anordnungen wird das Gitter der einen Elektronenröhre von dem Meßwertgeber beleinflußt, während die zweite Elektronenröhre von. diesem Meßwert nicht beeinflußt wird. Bei einer derartigen Beeinflussung der Brückenschaltung durch den Meßwertgeber ändert sich der Widerstand der von dem Meßwertgeber beeinflußten Elektronenröhre und somit auch der diese Elektronenröhre durchfließende Strom entsprechend der jeweiligen Größe der Meßspannung. Der Widerstand der zweiten Elektronenröhre bleibt jedoch konstant und demzufolge auch der diese zweite Elektronenröhre durchfließende Strom. Die Brückenschaltung wird von einer Gleichstromquelle1 gespeist. In. den beiden Anodenstromkreisen der beide Elektronen röhren liegt je ein. hochohmiger Widerstand. und die Differenz der an diesen beiden Widerständen entstehenden Spannungsabfälle wirkt a.uf ein in der Meßdiagonale der Brückens eh altung liegendes Meßgerät, das beispielsweise ein Anzeige- oder Schreibgerät mit Drehspulmeßwerk sein kann, ein.
  • Bei diesen. helan nten Anordnungen muß beso,nders darauf geachtet werden, daß die von den Gittern der beiden Elektronenröhren ausgehenden Gitterströme keinen allzu starken Störeinfluß auf die Spannungsmessung ausüben. Man ging daher bisher stets in der Weise vor, daß man eine Elektronenröhre besonderer Art, vorzugsweise eine Elelctro meterröhre, benutzte, die sich durch einen besondes kleinen Gitterstrom auszeichnete. In diesem Falle war der von dem Gitterstrom an dem Meßwertgeber hervorgerufene Spannungsabfall so klein, daß er innerhalb der gewünschten Meßgenauigkeit lag. Hierbei wurde das Gitter der zweiten, vom Meßwertgeber nicht beeinflußten Elektronenröhre über einen hochohmigen Widerstand mit der Kathode dieser Röhre verbunden, wobei dieser Widerstand ungefähr dem mittleren Wert der Widerstandsgrenzwerte entsprach.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltungen besteht darin, daß das erwähnte, in der Meßdiagonale liegende Meßgerät mit allen anderen Teilen der Meßanordnung, also auch mit dem Stromkreis des Meßwertgebers, galvanisch verhunden ist. Infolgedessen, war es grundsätzlich nicht möglich, beispielsweise zwecks Herbeiführung einer Gegenkopplung, den Ausgangs stromkreis des erwähnten Meßinstrumentes mit dem Eingangsstromkreis des Meßwertgebers durch zusätzliche Leitungen galvanisch zu verbsinden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Messen von Gleichspannungen1 bei verhältnismäßig hohem Widerstand des Meßwertgebers zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden. Dies geschieht dadurch, daß unter Verwendung zweier möglichst gleichartiger, in einer Brückenschaltung liegender und unabhängig voneinander arbeitender Elektronenröhrensystem.e der Meßwertgeber durch zwei in Reihe geschaltete, zweckmäßig gleich große und etwa das 50- bis 1 oofache des Meßwergeberwiderstandes betragerade Widerstände überbrückt Ist, wobei die beiden Gitter der beiden Elektronenröhrensysteme in an sich bekannter Weise gleichzeitig durch die Meßspannung so beeinflußt werden, daß der eine Anodenstrom zu- und der andere gleichzeitig ab nimmt.
  • Zweckmäßig liegt die erfindungsgemäße Brückenschaltung an einer Wechselspannung, so daß die beiden Elektronenröhrensysteme gleichzeitig als elektrische Ventile und als Verstärker arbeiten.
  • Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens liegt darin, daß an der Brückenschaltung, zweckmäßig über einen Isoliertransformator, eine ähnliche, als phasenempfindliches Gleichrichteranordnung wlrleende und ebenfalls von einer Wechselstromquelle gespeiste Brückenschaltung angeschlossen ist.
  • In der Fig. I ist eine dem Stande der Technik entsprechende Birückenschaltung zum Messen von Gleichspannungen dargestellt, wie sie insbesondere zum Messen von pH-Werten Verwendung findet.
  • Die Fig. 2 zeigt eine der Erfindung entsprechende Ausführungsform.
  • In Fig. I bezeichnen I und 2 die beiden Elektronenröhren (Trioden), deren Kathoden miteinander verbunden1 und einerseits mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle 3 und andererseits mit dem positiven Pol einer weiteren, zur Erzeugung der erforderlichen Gittervorspannung dienenden Gleichstromquelle 4 verbunden sind, während die Anoden der beiden Elektronenröhren I und 2 über je einen Vorwiderstand 5 bzw. 6 mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle 3 verbunden sind. An den beiden Anoden liegt außerdem das Meßgerät 7, das vorzugsweise ein hochempfindliches Anzeige- oder Schreibgerät mit Drehspulmeßwerk ist. Der Meßwertgeber 8 ist einerseits mit dem Gitter der Elektronenröhre I und andererseits mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 4 verbunden. Das Gitter der Elektronenröhre 2 ist über einen hochohmigen, festen Widerstand 9 mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle 4 verbunden, wobei der Widerstand g dem Mittelwert der Grenzwiderstandswert des Meßwertgebers 8 entspricht. Um eine Abgleichung der Brückenschaltung in dem Sinne vornehmen zu können', daß der Zeiger des Meißgerätes 7 auf Null einspielt, wenn die vom Meßwertgeber 8 abgegebene Spannung gleich Null ist, ist ein als Stromteiler geschalteter Schleifdrahtwiderstand 10 vorgesehen, welcher ermöglicht, die beiden auf das Meßgerät 7 in entgegengesetztem Sinne einwirkenden Spannungsabfälle gleich groß zu machen, wenn die Meßspannung gleich Null ist.
  • Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Mit I ist eine zwei DAreielektrodenröhrensysteme enthaltende Doppelelektronenröhre, eine sogenannte Doppeltriode, bezeichnet, deren Anoden über je einen Vorwiderstand 5 bzw. 6 und einen zur Nullpunkteinstellung dienenden Schleifdrahtwiderstand 10 mit der Sekundärwicklung eines Transformators II verbunden sind, und deren Kathode unmittelbar mit dieser Sekundärwicklung verbunden ist. Der Meßwertgeber 8 ist durch zwei hachohmige Widerstände 12, 14 und einen weiteren Widerstand 14 überbrückt. Die beiden hochohmigen Widerstände werden zweckmäßig so bemessen, daß sie entsprechend der jeweils geforderten Meßgenauigkeit (I bis 2%) das IOO- bis 50fache des Widerstandes des. Meßwertgebers betragen. Bei pH-Messungen beispielsweisse liegt der Widerstand des Meßwertgebers 8, der in diesem Falle als Glaselektrode ausgebildet ist, in den Grenzen von 5 bis 20 Megaohm. Infolgedessen muß, wenn: eine Meßgenauigkeit von 2 O/o gefordert wird, die Summe der Widerstände 12 und I3 fünfzigmal so groß sein wie der Höchstwiderstand des Meßwertgebers 8, also 1000 Megohm. Die Widerstände I2 und I3 müssen also in diesem Falle je 500 Megohm betragen.
  • Es sei hier bereits bemerkt, daß bei der erfindungsgemäßen Anwendung der Gegenkopplungsschaltung diese Widerstände sehr viel kleiner bemessen werden können, weil sich in dem Falle der Widerstand des Eingangsstromkreises des Meßwertgebers 8 stark erhöht.
  • Die beiden Gitter der Röhre 1 sind mit den äußeren Enden der Widerstände 12 und 13 verhunden, während die inneren Enden dies er Wide1rstände unmittelbar miteinander und mit dem negativen Pol der Gitterspannungsquelle 4 verbunden sind, deren positiver Pol an der Kathode liegt.
  • Wenn die Diagonale dieser Brückenschaltung, ähnlich wie bei der bakannten Anordnung nch Fig. 1, mit einem Meßgerät 7 überbrückt und der Meßwertgeber 8 unmittelbar an die äußeren Enden der Widerstände 12 und 13, also unter Wegfall des Widerstandes 14, angeschlossen ist, und wenn der Meßwertgeber 8 keine Spannung abgibt, wird zunächst der Schleifkontakt am Widerstand 10 so eingestellt, daß dieses Meßgerät stromlos wird.
  • Sobald der Meßwertgeber 8 eine Spannung erzeugt, wirken an den Gittern der Elektronenröhre 1 zwei gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Gleichspannungen in dem Sinne, daß der im Vorwiderstand 5 fließende Strom zunimmt und der im Vorwiderstand 6 fließende Strom in gleichem Maße abnimmt oder umgekehrt.
  • Be!i der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 2 kann die Speisung in; der bisher üblichen Weise, ähnlich wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, durch eine Gleichspannungsquelle 3 erfolgen. Gemäß der Erfindung ist es aber besonders zweckmäßig, die Speisung dieser Brückenschaltung mit einer Wechselspannung durchzuführen. Es hat sich nämlieb gezeigt, daß in diesem Falle der Einfluß der Gitterströme auf die Spannungsmessung bedeutend kleiner ist als bei Speisung der Brückenschaltung durch eine Gleichstromquelle.
  • Ein weiterer Vorteil der Speisung dieser Brückenschaltung durch eine Wechselspannung liegt darin, daß man an der Diagonale der Brückenschaltung eine Wechselspannung abnehmen kann, mit der, zweckmäßig über einen Isoliertransformator 15 mit Mittelanzapfung 16 der Sekundärwicklung, eine zweite, ähnlich aufgebaute Brückenschaltung beeinflußt werden kann.
  • Diese zweite Brückenschaltung, die dann zugefügt wird, wenn es sich darum handelt, eine Gegenkopplung anzuwenden, weist die ebenfalls als Doppeltriode arbeitende Röhre 17, zwei gleich große Vorwiderstände 18 und 19 und einen Speisetransformator 20 auf und wirkt als phasenempfindliche Gleichrichteranordnung. Sie ermöglicht daher, an ihrer Diagonale einen Gleichstrom abzunehmen, der ein als Anzeige-, Schreib- oder Zählgerät ausgebildetes Meßinstrument 21 und außerdem einen Widerstand 14 durchfließt. Die an dem Widerstand 14 auftretende Gleichspannung ist mit der von Meßwertgeber 8 erzeugten Gleichspannung so hintereinandergeschaltet, daß diese beiden Spannungen entgegengesetzt gerichtet sind, also im Sinne einer Gegenkopplungsschaltung wirken, gemeinsam also die erstgenannte Brückenschaltung mit der Röhrer 1 beeinflussen. Zur Beseitigung der Wechselstromkomponente des dem Meßgerät 21 und dem Widerstand 14 zugeführten Gleichstromes ist ein diese Wechselstromkomponente aufnehmender Kondensator 22 vorgesehen.
  • Auch bei der zweiten Brückenschaltung mit der Doppelröhre 17 ist eine zum Erzeugen der Gittervorspannung erforderliche Gleichstromquelle 23 vorgesehen. Zwecks Vereinfachung der Meßanordnung können die Transformatoren 11 und 20 in einem einzigen Transformator vereint werden, wobei dieser dann mit isolierten und zweckmäßig elektrostatisch abgeschirmtem Sekundärwicklungen versehen werden kann. Außerdem kann auch der Isoliertransformator 15 zweckmäßig eine elektrostatische Abschirmung zwischen seinen Wicklungen erhalten. Auf diese Weise erhält man besonders saubere und übersichtliche Potentialverhältnisse in der ganzen Meßanordnung.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Schaltungsanordnung zum Messen von Gleichspannungen bei verhältnismäßig hohem Widerstand des Meßwertgebers, insbesondere für das Messen von pH-Werten mit zwei möglichst gleichartigen, in einer Brückenschaltung liegenden und unabhängig voneinander arbeitenden Elektronenröhrensystemen, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (8) durch zwei in Reihe geschaltete, zweckmäßig gleich große und etwa das 50- bis 100fache des Meßwertgeberwiderstandes betragende Widerstände (i 2, I3) überbrückt ist, wobei die beiden Gitter der beiden Elektronenröhrensysteme (1) in an sich bekannter Weise gleichzeitig durch die Meßspannung so beeinflußt werden, daß der eine Anodenstrom zu- und der andere gleichzeitig abnimmt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung an einer Wechselpannung liegt, so daß die beiden Elektronenröhrensysteme (1) gleichzeitig als elektrische Ventile und als Verstärker arbeiten.
  3. 3. 5 Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brückenschaltung (1, 5, 6), zweckmäßig über einen Isoliertransformator (15), eine ähnliche, als phasenempfindliche Gleichrichteranordnung wirkende und ebenfalls von einer Wechselstromquelle (20) gespeiste Brückenschaltung (17, 18, 19) angeschlossen i;st.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dieser zweiten Brückenschaltung (17, 18, 19) entnommener Gleichstrom sowohl ein Anzeige-, Schreib- oder Zählgelrät (2I) als auch einen Widerstand (14) speist und die an diesem Widerstand abgenommene Spannung mit der zu messenden Spannung gegensinnig in Reihe geschaltet ist, so daß sie gleichzeitig im Sinne einer Gegenkopplung auf die erste Brückenschaltung (1, 5, 6) einwirkt.
DES12205D 1944-12-01 1944-12-01 Schaltungsanordnung zum Messen von Gleichspannungen bei verhaeltnismaessig hohem Widerstand des Messwertgebers, insbesondere fuer das Messen von PH-Werten Expired DE881695C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1017655B (de) * 1955-05-25 1957-10-17 Fernseh Gmbh Anordnung zur Anzeige der Belichtung der photoempfindlichen Schicht einer Bildaufnahmeroehre in einer Fernsehkamera

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1017655B (de) * 1955-05-25 1957-10-17 Fernseh Gmbh Anordnung zur Anzeige der Belichtung der photoempfindlichen Schicht einer Bildaufnahmeroehre in einer Fernsehkamera

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