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Kristallkontaktunterbrecher zur Umwandlung von geringen bis extrem
kleinen Gleichspannungen in Wechselspannungen Seit der Entwicklung von Verstärkerröhren
zur Verstärkung elektrischer Spannungen ist man bemüht gewesen, diese Röhren auch
für die Verstärkung von Gleichspannungen mit heranzuziehen. Dem stellten sich jedoch
Schwierigkeiten entgegen, die wesentlich in der Inkonstanz der Anodenströme der
Röhren gelegen sind und sowol auf die langzeitigen sogenannten Driftschwankungen
als auch auf den Funkeleffekt zurückzuführen sind. Man ist daher frühzeitig davon
abgekommen; Gleichspannungsverstärker zur Verstärkung sehr kleiner Gleichspannungen
auf der Basis direkt gekoppelter Verstärkerröhrenstufen zu entwickeln. Zur Lösung
der Aufgabe, kleine Gleichspannungen zu verstärken, hat man daher andere Wege beschritten,
von denen derjenige eine besondere Bedeutung erlangt hat, bei dem die zu messende
Gleichspannung zunächst mittels eines periodisch arbeitenden Unterbrecherkontaktes
in Wechselstrom umgeformt wird, der nach bekannten Methoden bequem verstärkbar ist.
Die Unterbrecherkontakte, die für solche Zwecke entwickelt worden sind, beruhten
auf der Anwendung eines elektromagnetischen Prizips. Dadurch werden in den Eingangskreisen
Störspannungen durch Induktion hervorgerufen, so daß derartige Relais für die Verstärkung
extrem
kleiner Gleichspannungen nicht mehr angewendet werden können. Diese Unterbrecher
sind im übrigen so konstruiert, daß ein elektromagnetisch angetriebener schwingender
Kontakt auf einen an einer Feder befestigten Gegenkontakt schlagen kann, dessen
Lage gegenüber dem schwingenden Kontakt mittels Schraubvorrichtungen od. dgl. einstellbar
ist und jeweils so eingestellt werden muß, daß ein sicheres Arbeiten gewährleistet
ist.
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Es wurde auch bereits ein neuartiger Unterbrecher vorgeschlagen, bei
dem als mechanisch bewegtes Element ein Piezokristall verwendet wird, der durch
eine totale elektrische Abschirmung vom Kontaktraum getrennt ist. Ein solcher Kristall
erfüllt die für die vorbeschriebene Anwendung wichtige Bedingung, daß die für seinen
Antrieb erforderlichen Wechselspannungen keine Störungen im Unterbrecherkontaktkreis
bewirken.
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Bei der Anwendung eines derartigen Kristallkontaktunterbrechers treten
jedoch neue Schwierigkeiten auf, die darauf zurückzuführen sind, daß bei einer Wanderung
der-kontaktgebenden Fläche über die Kontaktoberfläche selber eine Störspannung auftreten
kann, die durch unterschiedliche elektrische Grenzschichtphänomene zu erklären sind.
Sie ist sehr klein und -wurde daher bei der Verwendung elektromagnetisch betriebener
Zerhacker bisher nicht beobachtet. Zu dieser gesellt sich eine weitere für die Anwendung
entscheidende Schwierigl.eit, die darin besteht, daß bei Verwendung von Gegenkontakten,
wie sie in den üblichen Unterbrecheranordnungen zur Anwendung kommen, Unregelmäßigkeiten
im Kontaktabstand entstehen. Diese rühren im wesentlichen von zwei Effekten her,
und zwar einmal rühren sie her von Prallerscheinungen, die bei der Kontaktgabe entstehen,
und zum anderen von einer mit der Zeit eintretenden Änderung der gegenseitigen Lage
der Kontakte. Sie erfordern daher ein mehr oder weniger häufiges Nachstellen der
Gegenkontakte.
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Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wird nun vorgeschlagen, einen
Kristallkorntaktunterbrecher zur Umwandlung von geringen bis extrem kleinen Gleichspannungen
in Wechselspannung zu schaffen, bei dem erfindungsgemäß der Gegenkontakt an einer
um eine waagerechte Achse leicht drehbar gelagerten großen Masse starr befestigt
ist und bei welchem die Erregerspannung für den schwingenden Kristall von einer
solchen Größe gewählt wird, daß durch die Kraftstöße, des mit dem Kristall schwingenden
Kontaktes der Gegenkontakt auf einem bestimmten Abstand gehalten wird.
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An Hand der Abb. i und z sei die Erfindung näher erläutert.
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Dem auf einem Isolierstück J aufgebrachten und durch den Piezokristall
Ky in Schwingungen versetzten Kontakt A steht ein Gegenkontakt gegenüber, der in
folgender Weise montiert ist.
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Der Gegenkontakt G sitzt vorzugsweise ebenfalls auf einem Isolierstück
J, das in einem Balken, vorzugsweise aus Metall Me, starr befestigt ist. Der Balken
Meist um eine Achse drehbar, die vorzugsweise möglichst lang ausgeführt ist
und präzis passend in Steinen gelagert wird. Durch diese Ausführung- wird verhindert,
daß sich die Kontakte gegeneinander verschieben können. Zur Unterstützung der Sicherung
gegen Verschiebung in der Achsrichtung wird eine Feder F, .verwendet, die von einem
Lager aus einen leichten Anpreßdruck ausübt.
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Zur Fixierung eines für das einwandfreie Arbeiten des Unterbrechers
passenden Kontaktabstandes zwischen dem Arbeitskontakt A und seinem Gegenkontakt
G wird dem. an Me befestigten Gegenkontakt bei horizontaler Lagerung ein Übergewicht
gegeben, das gegebenenfalls bei andersartiger Lagerung durch eine Feder F1 ersetzt
bzw. unterstützt werden kann. Durch diese Maßnahme ist bei Abwesenheit einer Erregerspannung
für den Kristall der Kontakt normalerweise geschlossen und stellt sich durch Wahl
einer passenden Erregerspannung selbsttätig auf einen geeigneten mittleren Kontaktabstand
ein. Dieser wird bewirkt durch die periodischen Stöße, die beim Schwingen des Kontaktes
A auf den Gegenkontakt G abstoßend einwirken und demzufolge bei richtig gewählter
Trägheit des um die Achse X beweglichen Balkens den Gegenkontakt in einem festen
mittleren Kontaktabstand halten.
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Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß niemals irgendeine KontakteinstelluW
durch Änderung der Befestigungen des Gegenkontaktes mittels Schrauben od. dgl. erforderlich
wird, wie das bei den bisher verwendeten Unterbrechern der Fall ist. Hier erfolgt
diese Regelung vielmehr ausschließlich und automatisch durch Wahl einer passenden
Erregerspannung für den Kristall, so daß der Kristall gegebenenfalls in einem mehr
oder weniger unzugänglichen abgeschlossenen Raum des Verstärkers untergebracht sein
kann. Insbesondere ist es möglich, ihn im Vakuum unterzubringen, was für bestimmte
Messungen für den Zerhackervorgang von entscheidender Bedeutung sein kann,. da bei
Änderungen der Atmosphäre, in der die Kontakte arbeiten, elektrische Doppelschichten
zwischen den Kontakten =zustande kommen können, die Störspannungen zur Folge haben.
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Bei der Konstruktionsausführung nach Abb. i und z wird die Erregerspannung
für den Kristall vom Kontaktraum ferngehalten, indem dieser in einem metallisch
geschlossenen Gehäuse Geh angeordnet ist. Dabei werden die Bewegungen des
Kristalls über einen metallischen, mit dem Kristallende fest verbundenen Stift und
durch eine metallische Abschirmmenbran M auf den außerhalb liegenden schwingenden
Kontakt A übertragen.