-
Gerät zum Messen des Klingens von Elektronenröhren und Spitzenspannungsmessung
Die
Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen des Klingens und Krachens von Elektronenröhren,
mit dem es möglich ist, die Zeitdauer eines Klingvorganges und den Spitzenwert einer
Klingspannung ohne besondere technische Vorkenntnisse, ohne subjektive Fehlerquellen
und ohne besondere Auswertung der Meßwerte von Anzeigemitteln unmittelbar abzulesen.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine besondere Schaltanordnung zum Messen
Ider Spitzenspannung.
-
Zum Messen des Klingens werden im allgenleinen Elektronenröhren auf
einem Fall- oder Klopfgerät in genau festgelegter Stärke erschüttert und die dadurch
bei angelegten Betriebsspannungen auftretenden Wechselspannungen verstärkt einer
Anordnung zum Messen des Klingens zugeführt, die Aufschluß ü, ber den Verlauf oder
die Kennwerte einer Klingkurve gibt.
-
Es ist bekannt, zur Aufzeichnung von Klingkurven ein elektromechanisch,
es Schreibgerät, beispielsweise einen Neumannschreiber, zu verwenden. Die Massenträgheittdes
schreibenden Zeigers, die zeitraubende und besondere Anforlderungtn stellende Auswertungider
logarithmisch aufgetragenen Kurven der Klingspannung über der Zeit sind besonders
nachteilig.
-
In einer anderen bekannten Anordnung werden die Klingkurven auf den
Nachleuchtschirm einer Braunschen Röhre aufgezeichnet. Da das Kurvenbild nur kurzzeitig
erscheint, ist eine starke Kon-
zentration zum Erfassen des Kurvenverlaufes
unerläßlich, die bald durch Ermüdungserscheinungen zwangläufig beeinträchtigt wird.
-
Es ist auch bekannt, Klingkurven mit einem ballistischen Galvanometer
auszumessen. Dabei wird der ballistische ÄiIaximalausschlag des Galvanometers als
Maß des Klingens ausgewertet. Ein besonderer Nachteil neben der großen Empfindlichkeit
des Galvanometers gegen überbelastung und Erschütterung ist der Umstand, daß bei
gleich großen Ausschlägen des Galvanometers nicht erkannt werden kann, ob der Ausschlag
des Galvanometers durch eine große Klingspannungsspitze hei kurzer Abklingzeit oder
durch eine lange Abklingzeit bei kleiner Klingspannungsspitze hervorgerufen wird.
Es findet nur eine Anzeige der Elektrizitätsmenge, d. h. eine Integration der Klingkurve,
statt.
-
Gemäß der Erfindung werden die angeführten Nachteile dadurch vermieden,
daß das Gerät eine Schaltanordnung mit getrennten Anzeigemitteln für die Klingdauer
und die Höhe der Klingspannung aufweist. Dabei geben die Klingdauer und die größte
auftretende Klingspannung die für das Klingen charakteristischen Werte wieder. Es
werden Schaltanordnungen angegeben, mit denen diese Werte elektronisch gemessen
werden können.
-
Sie beruht auf dem Gedanken, als Maß für das Klingen die Klingdauer
und d die größte auftretende Klingspannung zu wählen, und gibt Schaltanordnungen
an, mit denen diese Werte elektronisch gemessen werden können. Die Klingdauer kann
an einem die der Klingdauer proportionale Spannung eines Ladekondensators messenden,
in Millisekunden geeichten Meßinstrument unmittelbar abgelesen werden, und d zwar
wird an den Ladekondensator mit einem Relais für die Dauer des Klingimpulses eine
Ladespannung über einen Widerstand gelegt. Das Relais kann eine magnetisch betriebene
mechanische Schaltbrücke oder in der Art der bekannten Flip-Flop-Schaltung eine
elektronisch gesteuerte Schaltbrücke sein. Es ist auch möglich, zum Messen der Klingdauer
eine Meßfrequenz für die Dauer des Klingimpulses zweckmäßigerweise über Untersetzerstufen
an ein Zählwerk anzulegen.
-
In einer Schaltanordnung wird die größte auftretende Klingspannung
durch das Aufleuchten von übereinanlderoder nebeneinander angeordneten Glimmlampen
derart angezeigt, daß die Zahl der gezündeten aufleuchtenden Glimmlampen von der
Größe der Spitzenspannung abhängt. Die Abstufung der Spannungswerte zwischen den
einzelnen Glimmlampen wird zweckmäßigerweise logarithmisch gewählt und kann beliebig
verkleinert werden, wodurch Idie Meßgenauigkeit wächst. Die gezündeten Glimmlampen
leuchten weiter, ebenso bleibt der Meßwert der Zeitmessung über einige Minuten erhalten,
wodurch das Ablesen und Notieren der Meßwerte wesentlich erleichtert werden.
-
Nach dem Ablesen können die Meßwerte durch Löschtasten gelöscht werden.
-
Es ist bei 1der Zeitmessung möglich, durch wiederholtes Erschüttern
der zu messenden Röhre ohne Löschen der Meßwerte mehrere Meßwerte aufeinander zu
ad1dieren, so daß leicht der Durchschnittswert aus mehreren Messungen gebildet werden
kann.
-
Es ist auch möglich, Schaltanordnungen zu verwenden, die es gestatten,
den Spitzenspannungswert direkt an einem Meßinstrument abzulesen.
-
Eine vorteilhafte Anzeige des Spitzenspannungswertes eines Klingimpulses
bietet erfindungsgemäß eine Schaltanordnung, bei der der Klingimpuls. vorzugsweise
verstärkt und gleichgerichtet, einer aus einer Elektronenröhre bestehenden Impedanzwandlerstufe
zugeführt wird, an deren Ausgang eine Reihenschaltung einer Diode mit einem Kondensator
liegt, dessen der Klingspitzenspannung proportionale Spannung mit einem Röhrenvoltmeter
mit extrem hohem Eingangswiderstand gemessen wird.
-
Die Wirkungsweise der Geräte nach der Erfindung wird d an Hand zweier
Schaltbildbeispiele erläutert, die sich in der Schaltanordnung zum Messen der Klingspitzenspannung
unterscheiden.
-
In den Abb. I und 2 wird die an der Anode der lrüfröhre auftretende
Klingspannung an die Eingangsklemmen I und 2 des Gerätes gelegt und gelangt über
den Kondensator 3 und das Potentiometer 4 auf die erste Verstärkerstufe mit der
Röhre 5, die als Widerstandsverstärker arbeitet und ihre Anodenspannung über den
Widerstand 6 vom Anschluß 7 einer hinreichend hohen, gegenüber dem Anschluß 2 positiven
Gleichspannung erhält. Am Ausgang dieser Stufen zweigen im Schaltpunkt 8 die Kanäle
für die Zeitmessung und die Spitzenspannungsmessung ab.
-
Im Zeit, meßkanal folgt über den Kondensator 9 und das Potentiometer
10 eine weitere Verstärkerstufe mit der Röhre lt und mit dem in der Anodenleitung
dieser Röhre, I I liegenden Transformator I2 mit Mittelanzapfung, dessen in der
Sekundärwicklung induzierte Wechselspannung eine Doppel weggleichrichtung an den
beiden Diodenstrecken der Röhre II erfährt. Die so entstehende, über dem Arbeitswiderstanfd
I3 abfallende Gleichspannung wird durch die Diode I4 begrenzt, die eine Vorspannung
in Form einer geriingen Gleichspannung vom Anschluß Ig erhält und die bei Überschreiten
ihrer Vorspannung leitend wird und einen weiteren Anstieg der Gleichspannung verhindert.
Diese Gleichspannung steuert (die Röhre, in deren Anodenstromkreis ein Relais 17
liegt. Bis zum Einsatz der Begrenzung ist die Gleichspannung am Gitter der Röhre
I6 der Klingspannung proportional.
-
Mit dem Beginn des Klingimpulses legt das Relais 17 seinen Kontaktarm
I8 an den Kontakt 19 des positiven Anschlußes der Gleichspannung vom Anschluß 7,
und es beginnt über den Ladewiderstand 20 und die Glimmlampe 21 die Aufladung des
Kondensators 22. Ist die Klingspannung auf einen bestimmten Wert gesunken, der mit
dem Potentiometer 10 im GitterkreZis der Röhre 1 1 eingestellt werden kann, so legt
das Relais I7 seinen Kontaktarm 18 an die Masseverbindung 23
zurück,
und die Ladung des Kondensators 22 wird abgebrochen. Die Glimmlampe 21 verhindert
eine Entladung des Kondensators 22 über den Widerstand 20. Es ist auch möglich,
an Stelle der Glimmlampe2I eine Diode zu verwenden.
-
Die Spannung am Kondensator 22 ist das Maß für die Ladezeit. Sie
wird mit dem aus der Röhre 24, den Widerständen 25, 26 und 27 und dem Meßinstrument
28 bestehenden Röhrenvoltmeter gemessen. Das Meßinstrument 28 ist unmittelbar in
Zeiteinheiten geeicht. Durch Kurzschließen des Kondensators 22 mit der Löschtaste
29 wird 1der Meßwert der Dauer des Klingimpulses gelöscht.
-
Die Abb. I und 2 stimmen in der Schaltanordnung bis zu diesem Stand
der Beschreibung überein. Im Schaltbeispiel der Abb. I wird zur Anzeige der Klingspitzenspannung
eine Glimmlampenanordnung angewendet, im Schaltbeispiel der Abb. 2 eine Anordnung
mit einem unmittelbar die Klingspitzenspannung anzeigenden Meßinstrument.
-
Der Kanal für die Spitzenspannungsmessung führt im Schaltbeispiel
der Abb. I über den Kondensator 30 und das Potentiometer 3 I zu einer Verstärkerstufe
mit der Röhre 31, die ihre Anodenspannung über den Widerstand 33 vom Gleichspannungs
anschluß 7 erhält. Der Klingspannungsstoß wird über jeden Kondensator 34 an die
Gileichrichterdiode35 und an faden als Arbeitswiderstand der Gleichrichterdiode
wirkenden, logarithmisch abgestuften Spannungsteiler aus den Widerständen 36, 37,
38 und 39 weitergeführt. Die Röhren 40 und 4I, 42 und 43 sind so eingestellt, daß
der Spannungsabfall in den Widerständen44, 45, 46 und 47 ein wenig kleiner ist als
die Zündspannung der Glimmiampen 48,49, 50 und 5I. Erreicht die positive Spannung,
die durch Gleichrichtung des Klingspannungsimpulses - gewonnen wird, am Spannungsteiler
36, 37, 38 und 39 einen bestimmten Wert, dann zündet die Glimmlampe 48, bei weiterem
Ansteigen die Glimmlampe 49, gegebenenfalls auch 50 und 51. Der Abstand der Zündspannungen
zwischen den Glimmlampen ist durch die Bemessung der Widerstände 36, 37, 38 und
39 gegeben und kann durch die Kathodenwiderstände 52, 53,54 und 55 abgeglichen werden.
-
Die Glimmlampen, die gezündet haben, brennen weiter und werden nach
Ablesen Ides Meßwertes durch Betätigen der Löschtaste 56 gelöscht.
-
Im Schaltbeispiel der Abb. 2 führt der Kanal für die Spitzenspannungsmessung
über den Kondensator 30 und das Potentiometer 31 zu einer Verstärkerstufe mit der
Röhre 32. Über den Kondensator 34 wird ein ankommen'der Klingimpuls mit der Gleichrichterdiode
57 an deren Arbeitswi1derstland 58 gleichgerichtet und dem Steuergitter der Röhre60
zugeführt, die mit dem Widerstand 6I eine Impedauzwandlerstufe bildet.
-
Die am Anschluß 59 liegende Gleichspannung dient als Bezugsspannung
und ist gegenüber dem Anschluß 2 positiv, jedoch in ihrer Höhe geringer als die
am Anschluß 7 liegende Gleichspannung.
-
Der am Ausgang der Impedanzwandlerstufe am Widerstand 61 auftretende
Impuls enthält über die Diode 62 den durch Betätigen der Löschtaste 63 auf das Potential
der am Anschluß 59 liegenden Gleichspannung aufgeladenen Kondensator 64 auf eine
Spannung, deren auf den Anschluß 59 bezogene Höhe proportional der Klingspitzenspannung
ist und die mit einem aus der Röhre 65, dem Meßinstrument 66 und einer Gleichspannungsquelle
67 bestehenden sogenannten »umgekehrten« Röhrenvoltmeter gemessen wird. Bei einem
solchen »umgekehrten« Röhrenvoltmeter liegt an der nach der Bauart der Elektronenröhre
als Anode vorgesehenen Elektrode die Steuerspannung gegenüber der Kathode und an
der als Gitter vorgesehenen Elektrode eine geringe, gegenüber der Kathode positive
Gleichspannung, die einen der Steuerspannung proportionalen, mit einem Meßinstrument
bestimmbaren Strom zur Folge. hat.
-
Dabei ist der Eingangswiderstand eines »umgekehrten« Röhrenvoltmeters
ungewöhnlich groß, so daß der Meßwert der an dem außerdem mit bestem Dielektrikum
ausgestatteten Kondensator 64 zu messenden Spannung über mehrere Minuten erhalten
bleibt. Durch Betätigen der Löschtaste 63 wird der Kondensator 64 wieder auf gdie
am Anschluß 59 liegende Gleichspannung aufgeladen, der Meßwert ist gelöscht. Diese
Schaltanordnung ist nicht beschränkt auf das angeführte Beispiel.
-
Sie ist allgemein verwendbar für die Bestimmung vorzugsweise der
Höchstwerte von Schwingungsvorgängen, deren Verlauf in Spannungsimpulse umgesetzt
werden kann, beispielsweise von Licht-, Schall- oder Druckwellen und von bei elektrischen
Schaltvorgängen auftretenden Schwingungen.