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Anordnung zur stetigen Einstellung von elektrisch gesteuerten oder
sich selbsttätig abgleichenden Meß- oder Regeleinrichtungen mit durch Photozelle
gesteuertem Umkehrmotor Bei der Verstärkung kleinster Gleichspannungen, z. B. Thermospannungen
oder Spannungsabfällen an Thermowiderständen usw., zu Meß- oder Regelzwecken werden
oft mit Vorteil lichtelektrische Verstärker mit richtkraftlosem Spiegelgalvanometer
und Fotozellen verwendet. Zur Erhöhung der Anzeigegenauigkeit werden dabei oft sogenannte
Kompensationsschaltungen angewandt, bei welchen der Meßspannung ein durch den Fotostrom
hervorgerufener Spannungsabfall an einem festen Widerstand entgegengeschaltet wird.
Eine Kompensation kann auch dadurch erreicht werden, daß der Meßspannung ein Spannungsabfall
von einem mit konstanter Spannung gespeisten Schleifkontakt entgegengeschaltet wird.
Der Schleifkontakt muß dann von einem umsteuerbaren Elektromotor betätigt werden.
Da dieser Motor verhältnismäßig großen Leistungsbedarf hat, ist es üblich, neben
dem lichtelektrischen Verstärker noch weitere andere Verstärker, beispielsweise
Brückenverstärker, Gasentladungs- oder Dampfentladungsröhren vorzusehen.
Auf
dem Gebiete der Kesselreglung wird bei Schleifdrahtpotentiometern der den Abgleich
herbeiführende Motor oft noch zusätzlich zur Betätigung von anderen Regelorganen
für Dampfdruck, Brennstoff usw. herangezogen. Der Motor muß zu diesem Zwecke sehr
stark ausgebildet werden und hat deshalb meist ein erheb-- liches Trägheitsmoment.
Dieses Trägheitsmoment beeinträchtigt die Regelung sehr stark und führt häufig zu
Pendelungen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur stetigen Einstellung
von elektrisch gesteuerten oder sich selbsttätig abgleichenden Meß- oder Regeleinrichtungen,
bei denen mit Hilfe einer Fotozelle, deren Beleuchtung von einem in die Brücken-
oder Vergleichsschaltung eingeschalteten Galvanometer geregelt wird, und einem vorzugsweise
mit Gasentladungsröhren aufgebauten Verstärker ein Umkehrmotor mit getrennten Wicklungen
für die beiden Drehrichtungen gesteuert wird, der neben dem für den Abgleich auf
einem Widerstand verschiebbaren Kontakt auch noch andere mechanische Steuerorgane
(wie Drosselklappen, Ventile usw.) betätigt. Nach dem Vorschlage der Erfindung wird
die Differenz der Spannungsabfälle der Motorströme an im Anodenkreis der Ausgangsröhren
liegenden Widerständen als zusätzliche Spannung in den Galvanometerkreis eingelegt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Anordnung nach der Erfindung seien
an Hand der Abbildungen näher erläutert. Die Abb. i bis einschließlich q. dienen
zur Erklärung eines mit Vorteil beim Erfindungsgegenstand verwendbaren Fotozellenverstärkers
unter Verwendung von Gas- bzw. von Dampfentladungsröhren. Die Abb. 5 und 6 zeigen
vorteilhafte Schaltungsbeispiele der Anordnung nach der Erfindung.
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Bekanntlich kann ein Entladungsgefäß dann zur Steuerung herangezogen
werden, wenn als Anodenspannung UA und Gitterspannung UG _ Wechselspannungen gewählt
werden und nach Abb. i a entweder die Gitterspannung gegen die Anodenspannung phasenverschoben
wird oder nach Abb. i b der Gitterwechselspannung UG - eine veränderliche
Gleichspannung UG_ überlagert wird und durch stetige Verschiebung des Schnittpunktes
von Gitterspannung und Zündkennlinie ZK eine stetige Regelung des durch den jeweiligen
Momentanwert der Spannung und den äußeren Widerstand gegebenen Anodenstromes
JA erfolgt.
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Die Phasenverschiebung der Gitterwechselspannung gegen die Anodenspannung
erfolgt am einfachsten durch die bekannte Phasenschieberbrücke nach Abb. 2 a. An
den Sekundärklemmen eines Transformators T liegt ein Kondensator C hintereinander
mit einem Widerstand R. An der Mittelanzapfung des Transformators und am Verbindungspunkt
von C und R kann eine phasenverschobene Spannung E abgenommen werden. Ist nämlich,
wie aus dem Diagramm Abb. 2b zu entnehmen ist,
die Spannung an jeder Wicklungshälfte des Transformators, J der Strom durch G -und
R, der je nach der Größe von C und R um einen bestimmten Winkel 99 der Spannung
U
voreilt, JR der Spannungsabfall an dem Widerstand R (in Phase mit J), .
der Spannungsabfall an dem Kondensator C (der dem Strom J um 9o° nacheilt), dann
setzt sich die Spannung E vektoriell aus
und JR bzw. -
und zusammen und eilt um den
Winkel a = 2 y.! der Eingangsspannung U vor. Wird nun C oder R veränderlich gemacht,
z. B. (nach Abb. ?,c) R durch eine Fotozelle ersetzt, deren Beleuchtung von einem
Galvanometer G gesteuert wird und daher ihren Ohmschen Widerstand je nach Beleuchtung
von fast oo ... o ändert, dann kann die Phasenverschiebung der Spannung E,
die nun auf der Gitterseite einer Entladungsröhre ER die Steuerung des Anodenstromes
übernimmt, gegen die Anodenspannung UA von etwa o ... 18o°, wie aus Abb.
i a ersichtlich, verändert werden. Werden, nebenbei erwähnt, die beiden Brückenarme
C und R vertauscht (C', R', in Abb. 2 a gestrichelt eingezeichnet), dann setzt sich,
nach Abb. 2b, der Vektor J'R' und
mit dem jeweiligen anderen Vektor
zusammen, und der neue Spannungsvektor E' ist gegen E um 18o° verschoben.
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Die Schaltung nach Abb. 2 c hat nun einige Nachteile. Zunächst ist
es notwendig, um eine Phasenverschiebung von a = etwa o zu erhalten, die Fotozelle
sehr stark zu beleuchten, also eine starke Beleuchtung oder in bekannter Weise eine
Vorverstärkung vorzusehen. Ferner kann mit einer Fotozelle immer nur eine Entladungsröhre
gesteuert werden. Wenn aber zur Steuerung eines Umkehr- (Wechselstrom-) Motors beide
Halbwellen ausgenutzt werden und die Ströme ihre Richtung umkehren sollen, dann
müssen mehrere Röhren gleichzeitig gesteuert werden, und der Aufwand wird verhältnismäßig
hoch.
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Die Steuerung des Anodenstromes einer Entladungsröhre bei Überlagerung
einer Gitterwechselspannung mit einer negative und positive Werte annehmenden Gleichspannung
(nach Abb. i b) läßt sich dagegen einfacher verwirklichen. Zur Herstellung der ihrer
Größe und Richtung nach veränderlichen Gleichspannung dient die einfache Verstärkerschaltung
nach Abb. 3. Die Beleuchtung der Fotozelle P und damit die Spannung am Gitter der
Verstärkerröhre V und ihres Anodenstromes wird wieder durch das Galvanometer G gesteuert.
(Die Primärwicklungen der Gitter- und Anodenspannungstransformatoren T sind der
Einfachheit halber nicht gezeichnet.) Da der Anodenstrom von o bis zu einem bestimmten
maximalen Wert veränderbar ist, kann auch von einem Widerstand R1 im Anodenkreis
ein Spannungsabfall o bis zu einem Maximalwert abgenommen werden. Um eine durch
o hindurchgehende Spannung UG_ zu erhalten, ist noch eine dem Spannnungsabfall
an R1 entgegengeschaltete annähernd konstante Gleichspannung in Gestalt einer Batterie
oder, wie die Abb.3 zeigt, einer einfachen Gleichrichterschaltung Gl notwendig.
Die Kondensatoren Cl und C2 dienen zur Glättung der Spannung, da in dem
gezeichneten
Fall Wechselstrombetrieb vorgesehen ist. Je nach Beleuchtung der Fotozelle kann
der Anodenstromund damit derSpannungsabfallam Widerstand R1 von o . . . + (max.)
Ei geändert werden. Wird nun z. B. die Spannung-E2 = -
gewählt, dann kann die gesamte Spannung UG-_ von -
... 0... -f-
verändert werden.
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Die Gleichspannung UG_ wird nun einer konstanten Wechselspannung UG-
überlagert, die, wie Abb. ib zeigt, gegen die Anodenspannung um etwa go° phasenverschoben
ist. Diese Phasenverschiebung kann wieder durch eine Phasenschieberbrücke erzeugt
werden, deren Kapazitäts- und Widerstandswert (C bzw. R) als feste, einmal bestimmte
Werte eingestellt werden.
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Abb. q. zeigt nunmehr die Schaltung, die es gestattet, mittels einer
Fotozelle den Strom einer Entladungsröhre von o bis zu einem gewissen Maximalwert
zu regeln. Die Beleuchtung der Fotozelle P wird durch das Galvanometer G gesteuert
und damit der Anodenstrom im Verstärkerrohr V. Die Differenzgleichspannung UG_ aus
dem Spannungsabfall des Anodenstromes im Widerstand R1 und der annähernd konstanten,
durch eine Gleichrichterschaltung Gl hergestellten Gleichspannung am Widerstand
R2 wird in Serie mit einer durch eine konstant eingestellte Phasenschieberbrücke
By um go° gegen die Anodenspannung verschobenen Wechselspannung UG - an das
Gitter einer Entladungsröhre ER gelegt. Im Anodenkreis liegt z. B. der Anker eines
Gleichstrommotors. Die Schaltung ermöglicht also die Regelung der Drehzahl von o
bis zu einem gewissen Maximalwert.
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Die Abb. 5 und 6 zeigen nun zwei Ausführungsbeispiele der Anordnung
nach der Erfindung. Wenn die Forderung zu erfüllen ist, daß der Motor seine Drehrichtung
ändern soll, dann ist eine Verdoppelung der Schaltung notwendig, wie sie Abb. 5
zeigt. Durch eine weitere Zusatzgleichspannung (z. B. eine Gleichrichterschaltung)
im Gitterkreis der Entladungsröhre und durch Unterteilung des Widerstandes im Anodenkreis
der Vorverstärkerröhre kann erreicht werden, daß bei Änderung der Fotozellenbeleuchtung
gleichzeitig die gesamte Gittergleichspannung einer Entladungsröhre ihre Größe und
Richtung von negativen auf positive Werte ändert, während sich die Gittergleichspannung
der zweiten Entladungsröhre entgegengesetzt von positiven auf negative Werte ändert.
Für jede Entladungsröhre ist eine Phasenverschieberbrücke vorgesehen, so daß mit
Änderung der Fotozellenbeleuchtung z. B. in der ersten Entladungsröhre die Zündung
allmählich früher einsetzt und der Anodenstrom größer wird, während in der zweiten
Entladungsröhre der Strom kleiner wird. In den beiden Anodenkreisen sind zwei mechanisch
gekuppelte Motoren, deren Drehmomente gegeneinander wirken, oder die beiden Wicklungen
eines Umkehrmotors eingeschaltet.
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Abb. 5 zeigt den Fall, daß der Spannungsabfall an einem Teilabschnitt
eines Schleifdrahtes i, der von einem von einer Konstantgleichstromquelle 2 (Batterie,
Hilfsstromregler und Vergleich mit einem Normalelement, wie bei einem Kompensationsapparat,
oder Hilfsstromeinstellung mit einem Amperemeter oder selbsttätige Konstantstromquelle)
gelieferten Strom durchflossen. wird und dessen verschiebbarer Kontakt 3 durch den
Umkehrmotor betätigt wird, selbsttätig gegen die Spannung eines Thermoelementes
q. kompensiert werden soll. Das Galvanometer 5 steuert mittels eines Spiegels oder
einer Blende den auf eine Fotozelle 6 gerichteten Lichtstrahl einer Lampe 7. Die
Fotozelle ändert je nach Beleuchtung ihren Widerstand und steuert ihrerseits eine
Halbwelle der von einem Gittertransformator 8 gelieferten Gitterwechselspannung
einer Verstärkerröhre g und damit den durch zwei im Anodenkreis der Verstärkerröhre
liegende Widerstände io und ii fließenden Anodenstrom. Die Anodenspannung wird von
einem Anodentransformator 12 geliefert, da die Ausnutzung einer Halbwelle genügt.
Dem Spannungsabfall im Widerstand io ist der Spannungsabfall im Widerstand 13 eines
Stromes, der von einer einfachen, aus einer in der Mitte angezapften Transformatorwicklung
14 und zwei Gleichrichterelementen 15 bestehenden Gleichrichterschaltung geliefert
wird, entgegengeschaltet, ebenso dem Spannungsabfall im Widerstand ii dem Spannungsabfall
im Widerstand 16 des von der Gleichrichterschaltung 17/i8 gelieferten Stromes. Dem
Gesamtgleichspannungsabfall an den Widerständen io und 13 wird die aus einer in
der Mitte angezapften Transformatorwicklung ig, einem festen Kondensator 2o und
einem festen Widerstand 21 bestehenden Phasenschieberbrücke gelieferte, der Anodenspannung
der Entladungsröhre um go° phasenverschobene, konstante Wechselspannung überlagert
und an das Gitter der ersten Entladungsröhre 25 angeschlossen. Ebenso wird die Gleichspannung
an den Widerständen ix und 16 und die von der Phasenschieberbrücke 22/23/2q. gelieferte
Wechselspannung an die zweite Entladungsröhre 26 angeschlossen. Die Anodenspannung
für die beiden Entladungsröhren liefert der Anodentransformator mit seiner Sekundärwicklung
27 und 28. In den Anodenkreisen der beiden Entladungsröhren liegen die beiden Ankerwicklungen
29" und 29b des Umkehrmotors oder die Ankerwicklungen zweier mechanisch gekuppelter,
der Drehrichtung nach gegeneinandergeschalteter Motoren. Die Erregerwicklung 3o
des Motors liegt am Gleichstromnetz 31. Der Motor verstellt schließlich den Schleifkontakt
3 und eventuell ein Ventil od. dgl. Alle Nebenteile, wie die Primärwicklungen der
Transformatoren, die Heizkreise der Röhren, die Gitterableitungswiderstände, die
Glättungskondensatoren usw., sind der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung
weggelassen.
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Nimmt man zunächst den Fall an, daß die Spannung des Thermoelementes
q. gerade kompensiert ist, d. h. dem Spannungsabfall am entsprechenden Schleifdrahtabschnitt
i gerade gleich ist und das Galvanometer 5 in seiner Mittelstellung den Lichtstrahl
so auf die Fotozelle 6 richtet, daß sie z. B. gerade halb beleuchtet ist, dann fließt
ein bestimmter mittlerer Strom im Anodenkreis der- Verstärkerröhre g. Die Zusatzspannungen
an den Widerständen 13 und 16 sind so gewählt, daß die Gesamtgittergleichspannungen
an beiden Entladungsröhren gleich groß oder
z. B. auch gleich o
sind. Dann sind die Anodenströme in beiden Entladungsröhren 25 und 26 gleich groß
und heben sich bezüglich des Drehmomentes im Anker des Motors 29 auf. Der Motor
steht still. Ändert sich nun die Spannung des Thermoelementes q., dann schlägt das
Galvanometer 5 nach einer bestimmten Richtung aus, die Beleuchtung der Fotozelle
6 und damit der Anodenstrom in der Verstärkerröhre g und die Spannungsabfälle in
den Anodenwiderständen io und ii ändern sich. Wird nun die gesamte Gittergleichspannung
an der Entladungsröhre 25 positiv, dann fließt im Anodenkreis dieser Röhre ein größerer
Strom, die gesamte Gittergleichspannung an der zweiten Röhre 26 wird negativ, es
fließt ein kleinerer Anodenstrom, der Motor dreht sich nach einer Richtung und verschiebt
den Schleifkontakt 3, bis wieder der oben geschilderte Fall der Kompensation eintritt.
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Der aus den Elementen i, 3, q. und 5 gebildete Eingangskreis ist über
die beiden Widerstände 32 und 33 mit dem Anodenkreis der Entladungsröhren gekuppelt.
Diese Maßnahme, die später noch beschrieben wird, dient zur Stabilisierung des Regelvorganges.
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Als Eingangsschaltung wurde wegen der Übersichtlichkeit nur die einfache
Kompensationsschaltung in Abb.5 eingezeichnet, es ist aber, wie eingangs erwähnt,
möglich, jede beliebige Kompensations-oder Brückenschaltung mit einem Drehspul-,
Kreuzspul- oder Differentialgalvanometer zu wählen.
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Die Schaltung nach Abb. 5 hat den Vorteil, daß nicht die gesamte Motorleistung
aus den Entladungsröhren entnommen wird, sondern ein großer Teil aus dem Gleichstromnetz
31. Sie hat aber den Nachteil, daß eine entsprechend leistungsfähige Gleichstromquelle
vorhanden sein muß. Selbstverständlich ist es möglich, die ganze Verstärkerschaltung
mit Gleichstrom aufzubauen.
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Abb. 6 zeigt die Schaltung für vollen Wechselstrombetrieb, wie er
für viele Fälle zweckmäßig erscheint. Als Eingangsschaltung wird hier z. B. eine
Fernsenderschaltung gezeigt. i' ist der Schleifdraht, auf den die Stellung des Fernsenders
q.' übertragen werden soll. 2' ist eine entsprechende Batterie, 3' der vom Motor
verstellbare Schleifkontakt und 5' ein Galvanometer. Der aus den Bauelementen 6
bis 18 bestehende Gleichstromverstärkerteil hat die gleichen Funktionen, wie sie
bei Abb. 5 geschildert wurden. Die Voraussetzung für den Wechselstrombetrieb ist,
daß beide Halbwellen des Wechselstromes gleichzeitig gesteuert werden. Dazu ist
es notwendig, die Anoden der Entladungsröhren 21, und 25, (bzw. 26"
und 26b) so unter Beachtung der Polarität an die Wicklungen 27d und 27b (bzw. 28"
und 28 b).des Anodenspannungstransformators anzuschließen, daß jede Röhre eines
Röhrenpaares je eine Halbwelle des Anodenstromes liefert. Die Steuerung erfolgt
auf der Gitterseite mit Gleichstrom in gleicher Weise, wie bei Abb. 5 geschildert,
mit überlagerter und gegen die Anodenspannung um go° phasenverschobenen Wechselspannungen,
die für jede Röhre einer besonderen Phasenschieberbrücke, mit gemeinsamer angezapfter
Transformatorwicklung ig (bzw.22) für jedes Röhrenpaar und besonderen Kondensatoren
2o" und tob (bzw. 23a und 23b) und Widerständen Zia und gib (bzw. 24a und 24b),
entnommen werden. Der Anodenstrom eines Röhrenpaares wird in einem Ausgangstransformator
3z (bzw. 35), mit Mittelanzapfung der Primärwicklung zu Wechselstrom zusammengesetzt
und dem Motor der im gezeichneten Fall ein Doppelkondensator- oder Ferrarismotor
oder zwei mechanisch gekuppeltE Motoren sein können, zugeführt. Für geringerE Leistungen
ist auch die Verwendung von Induktionszählermotoren, für andere Verwendungszwecke
jeden beliebige Motor möglich. Der Motor verstellt wieder den Schleifdrahtkontakt
und eventuell irgendein in die Zeichnungen Abb. 5 und 6 nicht eingezeichnete Regelventil
od. dgl.
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Im abgeglichenen Zustand der Eingangsschaltung heben sich die Drehmomente
der beiden Motorhälften auf. Bei einer Änderung der Fernsenderstellung, die z. B.
durch einen Druck- oder Mengenmesser erfolgt, schlägt das Galvanometer 5' aus, die
geänderte Beleuchtung der Fotozelle 6 bewirkt eine Änderung des Anodenstromes der
Verstärkerröhre, damit eine gleichzeitige Zu- bzw. Abnahme der Gittergleichspannung
des Entladungsröhrenpaares 25" und 25, (bzw. 26" und 26b),
eine gemeinsame Vergrößerung bzw. Verkleinerung der beiden Halbwellen der Anodenströme
der Entladungsröhren, einen ansteigenden oder abfallenden Strom in der Motorhälfte
36 bzw. 37, eine Verdrehung des Motors und Verschiebung des Schleifdrahtkontaktes,
bis wieder das Gleichgewicht hergestellt ist.
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In der bisherigen Beschreibung wurde stillschweigend angenommen, daß
das Galvanometer mit mechanischer Rückstellkraft ausgeführt ist, denn nur dann ist
eine stabile Einstellung der Steuerung möglich. Da aber darauf Rücksicht genommen
werden muß, daß während des Betriebes Änderungen der Eingangsspannung, Änderungen
der Kennlinie der verwendeten Röhren, Temperaturänderungen der Gleichrichter usw.
auftreten und dadurch eine erhebliche Fehleinstellung eintreten würde, der Stillstand
des Motors also nicht immer dem Nullpunkt des Galvanometers zugeordnet ist, kann
ein solches Galvanometer mit mechanischer Rückstellkraft ohne besondere Einrichtungen,
die diese Einflußgrößen konstant halten, nicht verwendet werden.
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Wenn an Stelle eines Galvanometers mit mechanischer Rückstellkraft
ein richtkraftloses Galvanometer verwendet wird, dann erhält man, wie kurz beschrieben
werden soll, keine stabile Einstellung, sondern der Motor (und damit der Schleifdrahtkontakt)
pendelt im allgemeinen mit mehr oder weniger großer Amplitude um die . Soll-Lage.
Das hat folgenden Grund Ändert sich im abgeglichenen (Ruhe-) Zustand der Einrichtung
plötzlich die Meßspannung um einen bestimmten Betrag, so daß der neue Wert einer
neuen Stellung des Schleifdrahtes entspricht, dann schlägt das Galvanometer sofort
rasch bis zu seinem Anschlag aus. Der Motor wird durch die gesamte Verstärkereinrichtung
so gesteuert, daß er rasch auf volle Drehzahl kommt und den Schleifkontakt nach
dem Sollwert hin verschiebt. Da das Galvanometer keine Richtkraft hat, wird es sich
erst bei Überschreiten des Sollwertes durch den Schleifkontakt von seiner bisherigen
Endlage in die andere bewegen. Während dieser Bewegung
vermindert
zunächst der Motor seine Drehzahl. Er verändert aber seine Drehrichtung, wenn das
Galvanometer durch die Ruhelage geht, nicht sofort, sondern er läuft wegen seiner
Trägheit noch ein Stück weiter. Bis der Motor aber seine Drehrichtung geändert hat,
hat das Galvanometer längst die andere Endstellung erreicht, und der Motor wird
nun wieder in entgegengesetzter Richtung mit voller Spannung angetrieben. Das Spiel
beginnt von neuem, wenn der Schleifkontakt wieder über den Sollwert gleitet. Der
Kontakt pendelt um den Sollwert.
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Um diese Pendelungen zu vermeiden, ist es neben der Trägheitsverminderung
der bewegten Teile notwendig, das richtkraftlose Galvanometer, das an sich immer
nur eine labile Einstellung gestattet, in der Nähe des Sollwertes vorübergehend
in ein statisch bestimmtes Galvanometer zu verwandeln, also in die Einrichtung Zusatzregelgrößen
zur Stabilisierung des Einstellvorganges einzubauen. Eine für ähnliche Fälle bekannte
Lösung besteht darin, daß mit dem Motor ein Gleichstromgenerator gekuppelt wird,
der in der Nähe des Sollwertes im Galvanometerkreis eine dem Spannungsabfall am
Schleifdraht entgegengesetzte Spannung erzeugt und so dem Galvanometer die Abgleichung
frühzeitig vortäuscht. Es nimmt dann der Galvanometerausschlag allmählich ab, damit
auch die Drehzahl des Motors und die Spannung des Generators, bis sowohl der Motor
stillsteht als auch die Meßspannung gegen den Spannungsabfall am Schleifdraht kompensiert
ist.
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Abgesehen davon, daß. der zusätzliche Generator eine geringe Erhöhung
des Trägheitsmomentes der bewegten Teile ergibt, kann hier ein anderes wesentlich
einfacheres Mittel zur Lösung herangezogen werden. Es besteht in weiterer Ausbildung
der Anordnung darin, daß in den Motorkreis bzw. in den Anodenkreis der Gasentladungsröhren
je ein Widerstand eingeschaltet wird, dessen Größe so gewählt wird, daß der durch
die- Anodenströme in diesen Widerständen entstehende Spannungsabfall als Stabilisierungsspannung
in den Galvanometerkreis gelegt wird. Diese Stabilisierungswiderstände 32 und 33
in Abb. 5 und 6 werden zweckmäßig an eine solche Stelle der Schaltung gelegt, an
der sie eine gemeinsame Verbindung haben, so daß an den beiden anderen Enden die
Differenz der Spannungen abgenommen werden kann. Die Wirkung dieser Schaltung soll
nun kurz erläutert werden. Nimmt man zunächst an, daß das Galvanometer gerade seine
sogenannte »Ruhelage« einnimmt, bei der die Fotozelle so beleuchtet ist, daß die
Anodenströme der beiden Entladungsröhrenpaare gerade gleich groß sind, also die
Summe der Spannungsabfälle an den beiden gleich großen Stabilisierungswiderständen
gleich o ist, und nimmt man ferner an, daß die Meßspannung (z. B. Thermospannung)
konstant ist, der Motor mit dem Schleifkontakt festgehalten wird, aber das Galvanometer
mechanisch nach einer Richtung eine Ablenkung erfährt, dann wird sofort wegen der
geänderten Beleuchtung der Fotozelle, in einem Röhrenpaar der Strom vergrößert,
im anderen verkleinert und die Differenz der Spannungsabfälle in den Widerständen,
bei richtiger Schaltung, einen Gegenstrom im Galvanometerkreis bewirken, der wieder
ein Gegendrehmoment im Galvanometer erzeugt und das Galvanometer so lange zurückführt,
bis die beiden Anodenströme wieder gleich groß sind und die Ruhelage des Galvanometers
erreicht wird. Genau dasselbe wird bei der mechanischen Ablenkung des Galvanometers
nach der anderen Seite bewirkt.
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Bei einer mechanischen Ablenkung des Galvanometers wird der Motor
unter Umständen sofort entsprechend der Änderung der Anodenströme sich zu drehen
beginnen, aber mit der Bewegung des Galvanometers wieder zu einer Anfangsstellung
zurückkehren. Es ist nicht möglich, daß ein Meßfehler dadurch entsteht, daß ein
Teil der Meßspannung oder der Spannung am Schleifdraht sich gegen den Spannungsabfall
an den Stabilisierungswiderständen aufhebt und dadurch ein Meß- bzw. Einstellungsfehler
entsteht, da einem Spannungsabfall an den beiden Widerständen eine Verschiedenheit
der Anodenströme entspricht und dieser eine Bewegung des Motors. Da nun der Motor
erst bei einer gewissen Anodenstromdifferenz anläuft, ist es nur wichtig, daß der
an sich kleine, dieser Anodenstromdifferenz entsprechende Spannungsabfall an den
Widerständen und der durch diesen verursachte Strom im Galvanometerkreis kleiner
ist, als der bei der geforderten Meßgenauigkeit auftretende Strom im Galvanometerkreis.
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Ein Vorteil dieser Schaltung ist, daß Änderungen der Zündkennliniencharakteristik
der Entladungsröhren und der Kennlinie der Verstärkerröhre, Änderungen des Widerstandes
der Fotozelle, Änderungen der Beleuchtungsstärke der Lampe, Spannungs- und Temperaturänderungen
keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit haben, da sich das Galvanometer durch die
Wirkung der Stabilisierung immer so einstellt, daß die Summe der Anodenströme gleich
o ist. Ändert sich z. B. die Zündcharakteristik einer Röhre derart, daß der Anodenstrom
gegen den der ursprünglichen Ruhelage kleiner wird, dann entsteht sofort eine Spannung
an den Stabilisierungswiderständen, die das Galvanometer in die Lage bringt, in
der die geänderte Fotozellenbeleuchtung nun die Zündpunkte und die Anodenströme
alle vier Röhren so ändert, bis wieder die Differenz der Anodenströme und die Stabilisierungsspannung
o wird. Die Drehmomente der beiden Motorhälften heben sich wieder auf. Es findet
also nui eine Verschiebung auf der Zündkennlinie statt. Die Verminderung der Belastung
der ersten Röhre nimmt die zweite Röhre des Röhrenpaares auf. Ähnliche Überlegungen
führen auch zu dem Ergebnis, daß die Einstellung des Motors bzw. des Schleifdrahtes
unabhängig von Charakteristikänderungen der Verstärkerröhre und der übrigen bereits
angeführten Einflußgrößen ist.
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Ergänzend sei bemerkt, daß es selbstverständlich möglich ist, ohne
Fehlzündungen in den verschiedenen Röhren zu erhalten, zur Regelung höherer Leistungen
in der beschriebenen Schaltung, eine entsprechende Anzahl Entladungsröhren parallel
zu schalten. Es ist hierzu für jede Röhre nur eine besondere Anodenspannung, also
eine besondere Wicklung des Anodentransformators notwendig. Ferner ist es auch möglich,
für die Zusammensetzung der beiden Halbwellen für einen Wechselstrom nicht einen
besonderen Ausgangstransformator
vorzusehen, sondern die Zusammensetzung
in einer Wicklung des Umkehrmotors vorzunehmen. Im allgemeinen ist es bei kleinen
Leistungen auch möglich, ein Röhrenpaar durch einen an einer annähernd konstanten
Spannung liegenden Wideistand oder Transformator zu ersetzen. Die eine Motorhälfte
erzeugt dann ein konstantes Drehmoment, während die andere von einem Röhrenpaar
gesteuerte Motorhälfte mehr oder weniger dieses Drehmoment überwinden muß bzw. leer
mitläuft. Werden an diesen Widerstand Wechselspannungen gelegt, dann ist zur Stabilisierung
eine einfache (Trocken-) Gleichrichterschaltung notwendig.