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Gittergesteuerte Kaltkathoden-Gasentladungsröhre mit spannungsstabilisierter
Strecke Die Erfindung betrifft eine gittergesteuerte Kaltkathoden-Gasentladungsröhre
mit spannungsstabilisierter Strecke, bei der der Entladungsraum eine oder mehrere
zusätzliche Elektroden aufweist, von der bzw. von denen ein Dauerstrom zur Kathode
fließt.
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Bei Verwendung von Trockenbatterien in einer Schaltung mit einer gittergesteuerten
Kaltkathoden-Gasentladungsröhre, bei der auch die Hilfsanoden-Spannung von der Batterie
geliefert wird, tritt mit absinkender Batteriespannung ein unerwünschter Empfindlichkeitsverlust
durch die Verminderung der Hilfsanodenspannung auf.
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Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen die Hilfsanodenspannung
durch Einbringung einer -zusätzlichen Glimmlampe, unter Umständen in Kombination
mit Ohmschen Widerständen, möglichst weitgehend stabilisiert wird. Es wird hierbei
die Tatsache zugrunde gelegt, daß die Brennspannung einer Glimmlampe in relativ
weiten Grenzen unabhängig von ihrer Betriebsspannung ist; eine parallel zu ihr abgegriffene
Spannung ist somit nahezu konstant.
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Tatsächlich zeigt es sich nun, daß die Betriebsspannungen von Glimmlampen
und auch der gittergesteuerten Kaltkathoden-Gasentladungsröhre gewissen zeitlichen
Schwankungen unterworfen sind. Es ist z. B. durchaus möglich, daß die Brennspannung
einer Glimmlampe im Laufe der Zeit ansteigt. Wird eine solche Glimmlampe in einer
Schaltung zur Stabilisierung der Hilfsanodenspannung einer gittergesteuerten Kaltkathoden-Gasentladungsröhre
benutzt, so
kann der 1'a11 eintreten, daß an der gittergesteuerten
Kaltkathoden-Gasentladungsröhre eine Spannung liegt, die eine Selbstauslösung bewirkt,
die Batterie würde entladen. Andererseits könnte auch ein Absinken der Brennspannung
der Glimmlampe eintreten, wodurch das genannte Röhrensystem unempfindlich würde.
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Solche tatsächlichen Änderungen der Brenn- und Zündspannungen von
Glimmentladungsröhren werden durch die allgemein bekannten Einflüsse wie Temperatur,
Gasart, Gasvolumen, Gasdruck, Aktivierung der Elektroden usw. hervorgerufen. Gleiche
äußere Einwirkungen auf beide Systeme (Glimmlampe und gittergesteuerte Kaltkathoden
- Gasentladungsröhre) können unter Umständen verschiedenartige Effekte auslösen,
wozu im besonderen Maße die unterschiedlichen Gasvolumina einer gittergesteuerten
Kaltkathoden-Gasentladungsröhre und Glimmlampe beitragen.
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Es sind nun auch Röhrensysteme bekannt, die außer den drei üblichen
Elektroden, wie Kathode, Hilfsanode (Gitter) und Anode, noch weitere Elektroden
besitzen und bei denen Teil-Glimmentladungen zwischen zwei dieser Elektroden dauernd
stattfinden, solange eine Betriebsspannung an der Röhre liegt. Diese Teil-Dauerentladungen
stellen aber stets eine labile Vorstufe der Hauptentladungen dar, die durch einen
äußeren elektrischen Anstoß auf die eigentliche Entladungsstrecke: Kathode-Anodeumspringen.
Derartige Anordnungen sollen die Entladungsstrecke vorionisieren, um z. B. den Zündverzug
zu vermeiden oder eine leichtere Ansprechbarkeit des Systems garantieren. Eine Stabilisierung
der Vorspannung der Hilfsanode wird durch eine derartige Anordnung weder angestrebt
noch erzielt.
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Gemäß der Erfindung dient bei einer gittergesteuerten Kaltkathoden-Gasentladungsröhre
mit einer oder mehreren zusätzlichen Elektroden, bei der sich sowohl die zum Abgriff
der konstanten Hilfsanodenspannung verwendete Glimmstrecke als auch die Hauptentladungsstrecke
in einem einzigen Glaskolben befinden, die Brennspannung dieser Glimmstrecke als
Vorspannung für das Zündgitter. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die obengenannten
Einflüsse, wie Temperaturwechsel, Gasdruckänderungen, Elektrodenaktivierung usw.
auf beide Systeme in gleicher Weise einwirken und somit eine Art Synchronismus in
der Wanderung der Betriebsbedingungen zur Folge haben. Hierdurch ist es möglich,
durch zusätzlichen Abgriff an den Widerständen der Glimmlampen-(Stabilisierungs-)
Strecke die Hilfsanodenspannung sehr nahe an den Zündpunkt der gittergesteuerten
Kaltkathoden-Gasentladungsröhre heranzuschieben, ohne daß die Gefahr der Selbstauslösung
bei einer eventuellen Wanderung der Brennspannung der Glimmstrecke besteht. Es ist
einzusehen, daß derartige Systeme nicht nur eine größere Konstanz infolge des größeren
Gasvolumens aufweisen als die bisherigen, sondern auch eine beträchtlich höhere
Empfindlichkeit.
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An Hand der in Fig. i und Fig. ä dargestellten Schaltungsanordnungen
eines Impulsgebers, beispielsweise eines selbsttätig auslösenden elektrischen Weidezaungerätes,
wird die praktische Anwendung des Erfindungsgegenstandes erläutert: Die gittergesteuerte
Kaltkathoden-Gasentladungsröhre i mit ihren beiden Elektroden 2 (Kathode) und 3
(Anode) erhält ihre Betriebsspannung aus der Trockenbatterie q.. Die als Steuergitter
der gittergesteuerten Kaltkathoden -Gasentladungsröhre wirkende Hilfsanode 5 steht
über den Vorwiderstand 6 mit der zusätzlich eingebrachten vierten Elektrode 7 in
Verbindung. Diese erhält über den Widerstand 8 eine positive Vorspannung gegenüber
der Kathode 2, wobei die räumliche Anordnung der Elektroden 7 und 2 sowie die Größe
des Vorwiderstandes 8 derart gewählt ist, daß auch bei der kleinsten auftretenden
Betriebsspannung der Trockenbatterie q. eine Glimmentladung zwischen Kathode 2 und
Hilfselektrode 7 erfolgt. Diese Brennspannung' liegt über dem Widerstand 6 am Steuergitter
5 der gittergesteuerten Kaltkathoden-Gasentladungsröhre. Die Brennspannung der Glimmstrecke
2--7 und die Zündspannung des Steuergitters 5 sind durch entsprechende Anordnung
der Elektroden des Röhrensystems so bemessen, daß die Brennspannung kurz unterhalb
der Zündspannung der gittergesteuerten Kaltkathoden-Gasentladungsröhre liegt.
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Die übrigen Elemente der Schaltungen der Fig. i und Fig.2 stellen
zwei beispielsweise Ausführungsformen eines Weidezaungerätes unter Anwendung der
genannten Erfindung dar. In Fig. i wird der Entladungsimpuls eines Kondensators
9 über die Primärspule eines Transformators io durch einen Relaiskontakt ii ausgelöst,
der durch die Spule i2 gesteuert wird. Diese wiederum liegt im Hauptstromkreis der
gittergesteuerten Kaltkathoden-Gasentladungsröhre i zur Batterie q.. Der Transformator
io setzt die Spannung des Entladungsimpulses auf den für elektrische Weidezaungeräte
benötigten Wert herauf, der an den Klemmen »Zaun« und »Erden abgegriffen wird. An
diesen Klemmen liegt außerdem über die Vorwiderstände 13 und 1q. die Betriebsspannung
der Batterie q., die zur selbsttätigen Auslösung des Gerätes herangezogen wird.
Eine Glimmstrecke 15 mit einer Zündspannung, die über der der höchsten Betriebsspannung
liegt, verhindert einen direkten Stromübergang zwischen den Klemmen des Gerätes.
Über den Kondensator 16 steht das Steuergitter 5 der gittergesteuerten Kaltkathoden-Gasentladungsröhre
mit der negativen Klemme (»Erde() des Gerätes in Verbindung.
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Wird nun zwischen den beiden Klemmen des. Gerätes bzw. zwischen dem
angeschlossenen Zaun und der angeschlossenen Erde eine plötzliche Verbindung hergestellt,
so überträgt sich dieser Impuls über den Kondensator 16 auf das Steuergitter 5 der
gittergesteuerten Kaltkathoden-Gasentladungsröhre, wodurch die Hauptentladung ausgelöst
und der Schaltmechanismus des Relais ii in Bewegung gesetzt wird. Hierdurch wird
die Entladung des Kondensators 9 eingeleitet und der Hochspannungsimpuls auf den
Weidezaun gegeben.
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Es ist einleuchtend, daß die Ansprechempfindlichkeit der gittergesteuerten
Kaltkathoden -Grient -ladungsröhre für die umfassende Funktion des Gerätes von fundamentaler
Bedeutung ist, da unter Umständen in der Praxis »Viehwiderstände« auftreten, die
in der gleichen Größenordnung wie die Isolationswiderstände der Elektrozäune liegen
und es
weiterhin vorkommen kann, daß beide Widerstände größenordnungsmäßig
kleiner sind als die zur Strombegrenzung verwendeten Vorwiderstände 13 und
1q..
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Die Schaltungsanordnung der Fig. a unterscheidet sich von der der
Fig. z lediglich dadurch, daß hier die gittergesteuerte Kaltkathoden-Gasentladungsröhre
als Hochstromröhre ausgebildet ist und den gesamten Entladungsstrom des Kondensators
9 aufnimmt.
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An Hand von zwei Anwendungsbeispielen ist somit das Wesen der vorliegenden
Erfindung klargemacht.