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Anordnung zur Messung kurzer Zeiten Zur Messung kurzer Zeiten sind
bereits Anordnungen bekannt, bei denen ein Kondensator während der Meßzeit über
einen Widerstand aufgeladen oder entladen wird und die Änderung der Kondensatorspannung
als Meßgröße zur Anzeige gebracht wird. Insbesondere sind solche Anordnungen zur
Messung der Ansprechzeit von Relais und zur Geschwindigkeitsmessung von Geschossen
angewendet worden. Bei der letzten Anwendung, die besonders großes Interesse hat,
wird die Schaltung im allgemeinen so getroffen, däß der Kondensator mit einem parallel
geschalteten Widerstand bekannter Größe an einer Gleichstromquelle liegt. Durch
das Geschoß wird am Anfang der Meßstreeke die Verbindung zur Stromquelle, am Ende
der Meßstrecke die Verbindung zum Parallelwiderstand unterbrochen, so daß der Kondensator
nur während der Zeit, in der das Geschoß die Meßstrecke durchfliegt, entladen wird.
Die Kondensatorspannung kann dann mittels eines statischen Voltmeters, eines ballistischen
Galvanometers oder eines Röhrenvoltmeters zur Anzeige gebracht werden. Ein wesentlicher
Nachteil dieser Anordnung liegt darin, daß es schwierig ist, die Zuleitung zu den
Enden der Meßstrecke so gut zu isolieren, daß der Kondensator nach dem Abtrennen
des Parallelwiderstandes nicht weiter entladen wird. Es ist bereits vorgeschlagen
worden, die Leitungen nach der Messung durch mechanische Relais abzuschalten, doch
kann dann während der An-
Sprechzeit der Relais noch eine unkontrollierbare
Ladung abfließen. Nach einem weiteren Vorschlag soll die Schaltung selbst über mechanische
Relais erfolgen, doch ist die Meßgenauigkeit dann durch die Streuung der Ansprechzeit
der Relais begrenzt, wodurch die an sich sehr erwünschte Verwendung kurzer M:eßstrecken
unmöglich wird.
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-Nach der Erfindung erfolgt die Auf- oder Entladung des Meßkon@den@sators
während der Meßzeit über eine Elektronenröhre mit vorzugsweise konstantem Strom,
deren Steuergitter über einen Hochohmwiderstand mit dem Verbindungspunkt von zwei
hintereinandergeschalteten, gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsröhren verbunden
ist, die nacheinander von Impulsen gezündet werden, die die Meßzeit begrenzen, und
die so geschaltet sind, daß ihr Verbindungspunkt während der Meßzeit positives Potential
gegen die Kathode der Elektronenröhre annimmt.
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Es sind zwar schon .Anordnungen bekanntgeworden, bei denen der Kondensator
über gesteuerte Elektronenröhren aufgeladen oder entladen wird, doch konnten die
Anordnungen insofern nicht befriedigen, als sie bestimmte Anforderungen an .die
Art der Impulse stellten. Insbesondere versagen diese Anordnungen, wenn nach dem
Meßimpuls noch Störspannungen über die Impulsleitung einlaufen. Nach der Erfindung
wird von der an sich bekannten Tatsache Gebrauch gemacht, daß bei gas- oder dampfgefüllten
Entladungsröhren nach einmal erfolgter Zündung das Gitter keinen Einfluß mehr auf
die Entladung hat.
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Die Erfindung soll an Hand der Abb. i, die das Schaltbild eines nach
dem Erfindunggsaaed@anken aufgebauten Gerätes wiedergibt, näher erläutert werden.
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In der Abbildung bedeuten q., 4.' zwei gittergesteuerte gas- oder
dampfgefüllte Entladungsröhren mit Glühkathode, die von den über die Kondensatoren
2, 2' einlaufenden Impulsen gezündet werden. All die Klemme i wird der den Anfang
der Meßze-it bestimmende Impuls, an i' der das Enlde der Meß.zeit bestimmende Impuls
gelegt. Während vor der Zündung der Röhren das Potential ihres Verbindungspunktes
a über den Widerstand 6 auf dem der Kathode von , liegt, wird es bei der Zündung
von q. um den Spannungsabfall an 6 stärker positiv. Dieser Spannungsabfall muß so
groß sein, daß die Röhre q.' einwandfrei zündet, wenn der zweite Impuls über 2'
einläuft. Dabei bricht die Spannung an 6 auf die Brennspannung von q.' zusammen,
das Potential des Punktes a wird also wieder stärker negativ. Durch entsprechende
Wahl der Abgriffe an der Stromquelle 2o läßt sich erreichen, daß das Potential des
Punktes c, in bezug auf die Kathode der Röhre 8 nur während der Zeit zwischen den
Impulsen, also während der Meßzeit, positiv, sonst aber negativ ist. Wird dann das
Steuergitter von 8 mit dem Punkt a verbunden, so führt 8 nur während der Meßzeit
Strom.
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Um den Anodenstrom von 8 von Schwankungen des Potentials des Punktes
a, die z. B. durch Schwankungen der Brennspannung der Röhre 4 hervorgerufen werden
können, weitgehend unabhängig zu machen, ist in die Zuleitung zum Steuergitter ein
Hochohmwiderstand eingeschaltet. Durch den bei positivem Gitterpotential einsetzenden,
mit der Spannung stärker als linear ansteigenden Gitterstrom werden dann die Spannungsschwankungen
sehr stark ausgeglichen. Diese Wirkung kann durch Parallelschalten eines Gleichrichters,
z. B. einer Hochvakuumgleichrichterröhre 9, zur Kathoden-Gitter-Strecke der Röhre
8 noch verbessert werden.
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Als Röhre 8 wird zweckmäßig eine solche gewählt, bei der der Anodenstrom
während der Meßzeit wenigstens annähernd konstant bleibt, so daß die Spannung des
Meßkondensators i i linear mit der Zeit ansteigt. In der Abbildung ist hierfür eine
Pentode angegeben, deren Anodenstrom durch Einstellung ihrer Schirmgitterspannung
mittels des Potentiometers 13 passend gewählt werden kann. Die Anode der Röhre 8
ist nicht direkt, sondern über einen hochisolierten Gleichrichter, vorzugsweise
eine Hochvakuumgleichrichterröhre io, mit dem Meßkondensator i i verbunden. Parallel
zu Gleichrichter und Meßkondensator liegt außerdem ein Hochohmwiderstand 12. Dadurch
wird eine bessere Isolation des Meßkondensators erreicht, da am Gleichrichter höchstens
die Spannung des Meßkondensators auftreten kann, die bei Verwendung einer Röhrenanordnung
zu ihrer Messung stets unter dem Potential liegt, bei der das Restgas im Gleichrichter
ionisiert wird. Dagegen benötigt die Pentode eine höhere Betriebsspannung, so daß
deren Reststrom auch bei gesperrter Röhre wesentlich größer ist. Aus dem gleichen
Grunde «-erden in der zur Anzeige der Spannung des Kondensators i i dienenden Brückenanordnung
Röhren mit Raumladegitter 1q., 1q.' verwendet, die mit kleiner Anodenspannung arbeiten.
Die Abstimmung der Brücke erfolgt in der Weise, daß durch Schließen des Schalters
18 die mit dem Gitter der Röhre 14 verbundene Belegung des Kondensators i i mittels
des Potentiometers 16 zunächst auf ein Potential gebracht wird, das sich bei offenem
Schalter unter der gegenläufigen Wirkung der Gitterströme von io und i¢ einerseits
uniä dem Leckstrom des Kondensators i i andererseits nach längerer Zeit von selbst
einstellen würde. Dann wird mittels des Potentiometers 16' die Gitterspannung der
Röhre 14' so eingestellt, daß durch das Brückeninstrument 17
kein Strom fließt.
Die am Instrument 17 abgelesene Verstimmung der Brücke gibt dann die Spannungsänderung
des Kondensators während der Meßzeit an. Nach der Ablesung wird die Ladung des Kondensators
durch Schließen des Schalters 18 wieder abgeführt. Zweckmäßig wird gleichzeitig
durch einen mit 18 gegenläufig gekuppelten Schalter i9 der Anodenstrom der Röhren
q., .1 .' abgeschaltet. Durch den umgekehrten Schaltvorgang wird dann das Gerät
wieder betriebsbereit. Der Meßbereich der Anordnung kann durch Verändern der Schirmgitterspannung
der Röhre 8 mittels des Potentiometers 13 oder durch Änderung des Kondensators i
i leicht geändert werden.
Durch den zusätzlichen Einbau von Relais
kann die Anordnung zum Anschluß elektromagnetisch gesteuerter Zeitmeßgeräte ausgebaut
werden, so daß sie auch die Messung beliebig langer, durch zwei elektrische Impulse
begrenzter Zeiten erlaubt.
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Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung, an die
die Kurzzeitmeßanordnung nach Abb, i ohne weiteres angeschlossen werden kann. In
die Anodenkreise der gas- oder dampfgefüllten Entladungsröhren q., q' s,i:nd Widerstände
21, 21" eingeschaltet, an denen die Betriebsspannungen der Relais 22, 22' abgenommen
werden. An die Klemmen 23, 23' können sowohl Vorrichtungen, zu deren Inbetriebnahme
ein Stromkreis geöffnet, wie auch solche, zu deren Inbetriebnahme ein Stromkreis
geschlossen werden muß, angeschaltet werden. Vorzugsweise wird die Gesamtanordnung
so getroffen, daß der Meßbereich des über die Relais ein- und abgeschalteten Langzeitmessers
an den größten Meßbereich des Kurzzeitmessers anschließt.
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Die Vorzüge dieser Anordnung gegenüber den bisher bekannten bestehen
einerseits in der Unempfindlichkeit gegen Störimpulse, die nach den eigentlichen
Meßimpulsen einlaufen, andererseits in der guten Isolation des Meßkreises, die eine
genaue Ablesung des Meßergebnisses gewährleistet. Mit normalen Schaltmitteln läßt
sich ohne weiteres erreichen, daß sich die Anzeige des Meßergebnisses in
30 Sekunden um nicht mehr als i o/o ändert. Mit den Anordnungen, die auf
Impulse ansprechen, teilt sie den Vorzug der allgemeinen Verwendbarkeit, da sich
auch durch öffnen oder Schließen von Stromkreisen leicht Impulse erzeugen lassen.