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Vorrichtung zum Erzeugen einer konstanten Gleichspannung für Meßzwecke
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer konstanten Gleichspannung
in einem Ausgangskreis für Meßzwecke, insbesondere für Eichzwecke.
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Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der einer einstellbaren
Normalgleichspannung der Spannungsabfall an einem Kompensationswiderstand entgegengeschaltet
und mittels einer selbsttätigen Kompensationsvorrichtung die Gleichstromstärke durch
den Kompensationswiderstand derart veränderbar ist, daß der Spannungsabfall an dem
Kompensationswiderstand gleich der Normalgleichspannung ist. Bei dieser bekannten
Anordnung fließt ein eingeprägter Strom, der mittels eines Normalelementes und eines
Lindeck-Rothe-Kompensators erzeugt wird, durch einen Dekadenwiderstand. An dem Dekadenwiderstand
kann dann eine einstellbare, wohldefinierte Normalgleichspannung abgegriffen werden.
Diese einstellbare Spannung wird an einem richtkraftlosen Nullgalvanometer dem Spannungsabfall
an einem Kompensationswiderstand entgegengeschaltet. Das Nullgalvanometer verändert
durch eine sich zwischen zwei Hochfrequenzspulen schiebende Fahne den Strom in einen
zweiten Kompensationsstromkreis, der den Kompensationswiderstand enthält, so lange,
bis der Spannungsabfall am Kompensationswiderstand gleich der am Dekadenwiderstand
eingestellten Normalgleichspannung ist. Legt man nun ein als Spannungsmesser zu
eichendes Instrument parallel zu dem Kompensationswiderstand, so erhält man an dem
Instrument geregelte Spannungswerte, die an dem Dekadenwiderstand linear einstellbar
sind. Legt man das als Strommesser zu eichende Instrument in Reihe mit dem Kompensationswiderstand,
so erhält man geregelte Ströme durch das Instrument, die ebenfalls linear an dem
Dekadenwiderstand eingestellt werden können. In jedem Falle ist der Meßwert vom
Innenwiderstand des Instrumentes unabhängig.
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Es bietet nun bei dieser bekannten Anordnung gewisse Schwierigkeiten,
mit ein und derselben Eichvorrichtung Meßinstrumente mit stark unterschiedlichen
Meßbereichen zu eichen. Die mögliche Stufung der Ausgangsströme oder -spannungen
ist nämlich ausschließlich bestimmt durch die Größe der Stufen des Dekadenwiderstandes.
Es ergeben sich für alle Meßbereiche gleich große Stufen in den Ausgangsströmen
oder -spannungen, so daß große Meßbereiche in eine größere Anzahl von Stufen, also
feiner unterteilt werden können als kleine Meßbereiche.
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Es ist eine Eichvorrichtung bekannt, bei welcher an einem Nullgalvanometer
die Spannung eines Normalelementes und der Spannungsabfall an einem einstehbaren
Kompensationswiderstand gegeneinandergeschaltet sind. Das Nullgalvanometer ist als
Spiegelgalvanometer ausgebildet, und ein über den Spiegel geleiteter Lichtstrahl
beaufschlagt eine Photozelle. Dadurch wird der Strom im Kompensationsstromkreis
so lange verändert, bis der Spannungsabfall am Kompensationswiderstand der EMK des
Normalelementes entspricht. Auch hier entsteht also ein eingeprägter Strom durch
den Kompensationswiderstand, der nur von der Größe des Kompensationswiderstandes
abhängt und sich bei unterschiedlicher Belastung des Kompensationsstromkreises nicht
ändert. Hier können aber verschiedene Stromstärken durch Einstellen des Kompensationswiderstandes
eingestellt werden und nicht wie bei der zuerst erwähnten Anordnung durch Einstellen
der Normalgleichspannung, die hier von der konstanten, unveränderbaren EMK des Normalelementes
gebildet wird.
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Auch hier treten die gleichen Schwierigkeiten auf wie bei der ersterwähnten
bekannten Anordnung. Man erhält gleich große Stufen der Ausgangsströme oder -spannungen,
gleichgültig, ob das zu eichende Instrument einen großen oder einen kleinen Meßbereich
hat. Hinzu kommt bei der letzterwähnten Eichvorrichtung aber noch, daß die Größe
des Kompensationswiderstandes RK reziprok in die Ausgangsstromstärke i eingeht.
Der Ausgangsstrom i stellt sich ja so ein, daß iRK - EMK der elektromotorischen
Kraft des Normalelementes
ist. Um also eine lineare Folge von Ausgangsströmen
oder Spannungen zu erhalten, muß man eine nichtlineare Folge von Widerstandswerten
RK vorsehen, was die Feinheit der Unterteilung weiter beeinträchtigt.
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Es ist nun bereits eine Anordnung zum Eichen vonGleichstromamperemetern
vorgeschlagen worden, bei der einer vorgegebenen Normalgleichspannung der Spannungsabfall
an einem Kompensationswiderstand entgegengeschaltet und mittels einer selbsttätigen
Kompensationsvorrichtung die Gleichstromstärke durch den Kompensationswiderstand
derart veränderbar ist, daß der Spannungsabfall an dem Kompensationswiderstand gleich
der Normalspannung ist, bei der zum Festlegen der jeweiligen Maximalstromstärke
die Größe des Kompensationswiderstandes in definierten Werten stufenweise veränderbar
ist und bei der gleichzeitig zur Unterteilung der jeweiligen Maximalstromstärke
die Normalgleichspannung in stets reproduzierbarer Weise in definierten Werten einstellbar
ist. Bei dieser Anordnung kann man nämlich durch Veränderung des Kompensationswiderstandes
den Meßbereich oder Skalenendwert einstellen, während durch Einstellung der Normalgleichspannung
jeder dieserMeßbereiche linear unterteilt werden kann. Es steht dabei für jeden
so eingestellten Meßbereich die volle Anzahl von Teilstufen zur Verfügung. Für die
Umschaltung der relativ wenigen Meßbereiche stört es nicht, daß die Größe des Kompensationswiderstandes
reziprok in die Messung eingeht. Man kann dann für jeden Meßbereich einen geeignet
bemessenen Präzisionswiderstand als Kompensationswiderstand in den Kompensationsstromkreis
einschalten. Das in der älteren Erfindung vorgeschlagene Gerät ist jedoch nur für
Stromeichung geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch zur Erzeugung konstanter
Spannungen, insbesondere für Eichzwecke ein Gerät zu schaffen, welches einmal eine
Einstellung mehrerer verschiedener Meßbereiche und zum anderen die Unterteilung
jedes dieser Meßbereiche in die gleiche Anzahl von Spannungsstufen gestattet.
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Die Erfindung geht zu diesem Zweck aus von einer Vorrichtung zum Erzeugen
einer konstanten Gleichspannung in seinen Ausgangskreis für Meßzwecke, insbesondere
für Eichzwecke, bei der einer einstellbaren Normalgleichspannung der Spannungsabfall
an einem Kompensationswiderstand entgegengeschaltet und mittels einer selbsttätigen
Kompensationsvorrichtung dieGleichstromstärke durch denKompensationswiderstand derart
veränderbar ist, daß der Spannungsabfall an dem Kompensationswiderstand gleich der
Normalgleichspannung ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß in den Kompensationsstromkreis
zusätzlich ein in definierten Werten veränderbarer Widerstand eingeschaltet ist,
daß parallel zu der Reihenschaltung' aus dem zusätzlichen Widerstand und dem Kompensationswiderstand
der Ausgangskreis liegt und daß die Normalgleichspannung in stets reproduzierbarer
Weise in definierten Werten einstellbar ist. Hier kann also auch durch die Einschaltung
zusätzlicher, wohldefinierter Widerstände in Reihe mit dem Kompensationswiderstand
einfach mittels eines Stufenschalters oder ähnlicher Mittel einer von mehreren Spannungsbereichen
eingestellt werden. Durch Veränderung der Normalgleichspannung in stets reproduzierbarer
Weise und in definierten Werten kann jeder dieser so eingestellten Spannungsmeßbereiche
durch einfache Betätigung eines Schalters od. dgl. in die gleiche Anzahl von Spannungsstufen
unterteilt werden. Die Spannungsstufen werden also absolut genommen um so kleiner,
je kleiner der Meßbereich ist. Durch die Erfindung wird somit ein Gerät zur Erzeugung
konstanter Spannungen, insbesondere für Eichzwecke geschaffen, das stark unterschiedliche
Meßbereiche mit gleichbleibender Feinheit und Genauigkeit zu unterteilen gestattet.
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Bei den eingangs erwähnten bekannten Kompensatoren erfolgt der selbsttätige
Abgleich mittels eines richtkraftlosen Galvanometers, dessen Stellung rückwirkungsfrei
abgetastet wird. Solche Anordnungen sind empfindlich, störanfällig und teuer. Es
sind Spannungsregler für Wechselspannungen bekannt, bei denen die Differenz zwischen
der zu regelnden Spannung und einem Spannungsnormal (Fehlerspannung) am Eingang
eines Verstärkers anliegt, der einen Spannungskorrekturwert liefert (deutsche Patentschrift
947 874). Ein solcher Verstärker zeigt aber im Gegensatz zu einem richtkraftlosen
Galvanometer regeltechnisch ein Proportionalverhalten. Um bei der für Meßzwecke
erforderlichen Genauigkeit einen Verstärker an Stelle eines richtkraftlosen Galvanometers
verwenden zu können, muß man den Proportionalbereich klein halten. Die Erfindung
sieht nun vor, daß die Kompensationsvorrichtung einen Gleichstromverstärker enthält,
an dessen Eingang die Fehlerspannung anliegt und dessen Ausgangsspannung den Kompensationsstrom
beeinflußt, und daß mit der Widerstandsumschaltung zur Einstellung des Meßbereiches
zugleich Mittel zur Steuerung des Kompensationsstromes betätigbar sind, die einen
Grobabgleich bewirken. Auf diese Weise brauchen nicht alle Änderungen des Kompensationsstromes
von dem Verstärker gesteuert zu werden, sondern der Verstärker bewirkt nur eine
Korrektur des Grobabgleiches. Dadurch kann mit einfachen Mitteln die Regelabweichung
sehr gering gehalten werden. Es ist einleuchtend, daß dies von besonderer Bedeutung
für solche Geräte ist, die durch die erfindungsgemäße, zweifache Einstellmöglichkeit
ein Arbeiten in stark unterschiedlichen Meßbereichen gestatten.
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Als Kompensationswiderstände sind bei solchen Geräten in der Regel
Präzisionswiderstände vorgesehen, die sehr empfindlich gegen Überlastung sind. Übliche
Sicherungen sprechen jedoch nicht schnell und nicht feinfühlig genug auf solche
Laständerungen an. Außerdem ist die Belastung im Ausgangsstromkreis auch für die
verschiedenen Meßbereiche stark unterschiedlich, was man an den normalen Sicherungen
nicht berücksichtigen kann. Die Erfindung sieht deshalb weiterhin vor, daß mit dem
Ausgangsstromkreis hinter einer Sicherung ein Thyratron parallel geschaltet ist,
dessen Gitter von einer im Ausgangsstromkreis auftretenden Steuerspannung beaufschlagt
ist und das zündet, wenn der Strom im Ausgangsstromkreis einen vorgegebenen Grenzwert
überschreitet. Das Thyratron verbraucht dann sofort so viel Strom, daß die Sicherung
schlagartig anspricht. Eine solche Anordnung macht es möglich, daß ein am Gitter
des Thyratrons als Steuerspannung liegender Spannungsanteil mit dem Meßbereich oder
einer sonstigen Einstellung des Gerätes umschaltbar ist. Man kann also gewissermaßen
die Ansprechempfindlichkeit der Sicherung mit der Meßbereichumschaltung verändern.
Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden
beschrieben: Fig. 1 ist ein vereinfachtes Schaltbild und soll das Grundprinzip der
erfindungsgemäßen Anordnung veranschaulichen; Fig.2 ist ein Schaltbild einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung.
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In Fig. 1 sind mit 1 und 2 die beiden Ausgangsklemmen des erfindungsgemäßen
Gerätes bezeichnet, an welche ein zu eichendes Voltmeter 3 angeschlossen
werden kann. Mit 4 ist generell eine Normalspannungsquelle bezeichnet. Diese
enthält eine Batterie 5
und einen daran anliegenden Spannungsteiler
6, an welchem mittels des beweglichen Schalterarmes 7
wohldefinierte,
einstellbare Normalspannungen abgegriffen werden können.
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Ein Kompensationsstromkreis enthält eine Stromquelle 8, eine
als veränderbarer Widerstand wirkende Röhre 9, den beweglichen Schalterarm
10 eines Schalters 11 und mehrere Festwiderstände 12, die zwischen
den stationären Kontakten des Schalters 11
liegen und von denen je nach der
Stellung des Schalterarmes 10 mehr oder weniger in den Kompensationsstromkreis
einschaltbar sind, und einen Kompensationswiderstand 13. Der Spannungsabfall
am Kompensationswiderstand 13 ist der am Schalterarm 7 abgegriffenen
Normalspannung am Eingang eines Verstärkers 14 entgegengeschaltet, und der
Verstärker 14 regelt über die Röhre 9 den Strom im Kompensationsstromkreis
so, daß unabhängig von der Belastung des Kompensationsstromkreises und insbesondere
der Anzahl der eingeschalteten Widerstände 12 der Spannungsabfall am Widerstand
13
praktisch gleich der Normalspannung am Schalterarm 7 ist. Die Ausgangsklemmen
1, 2 mit dem Instrument 3 liegen parallel zu dem Kompensationswiderstand
13 und den in den Kompensationsstromkreis eingeschalteten Widerständen
12.
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Im abgeglichenen Zustand fließt also durch die eingeschalteten
Widerstände 12 und den Kompensationswiderstand 13 ein eingeprägter
Strom
wenn U" die einstellbare Normalspannung und RK der Widerstandswert des Kompensationswiderstandes
ist. Dieser Strom i erzeugt einen Spannungsabfall U"
an den Ausgangsklemmen
von
wenn R der Widerstandswert der in den Kompensationsstromkreis eingeschalteten Widerstände
12 ist. Diese Spannung ist unabhängig vom inneren Widerstand des Instrumentes
3. Man hat nun mit dieser Anordnung eine zweifache Einstellmöglichkeit für
die Ausgangsspannung U", nämlich einmal durch Veränderung von R, indem mittels
des Schalters 11
mehr oder weniger Widerstände 12 in den Kompensationsstromkreis
eingeschaltet werden, zum anderen durch Veränderung von U" mittels des Spannungsteilers
6. An dem Schalter 11 kann dann der Meßbereich eingestellt werden,
und durch den Spannungsteiler 6 kann jeder dieser Meßbereiche linear in die
gleiche Anzahl von Stufen unterteilt werden.
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Fig. 2 zeigt etwas vereinfacht ein Schaltbild einer praktischen Ausführung
der Erfindung. Gleiche Teile sind in Fig. 2 auch mit den gleichen Bezugszeichen
versehen wie in Fig. 1. Die Stromquelle 8 für den Kompensationsstromkreis
enthält einen Netzanschluß 14 und einen Netztransformator 15. Die
Sekundärwicklung 16 des Transformators 15 besitzt eine Mittelanzapfung
17, die den einen Pol (-) der Stromquelle 8 bildet. An den beiden Enden der Wicklung
16 liegen Dioden 18, 19, deren Kathoden über eine Leitung
20 miteinander verbunden sind und den anderen Pol (i) der Stromquelle
8 bilden. Die Transformatorwicklung 16 mit der Anzapfung
17
und die Dioden 18, 19 bilden einen üblichen Zweiwegegleichrichter.
Kondensatoren 21 mit parallel geschalteten Widerständen 22 dienen
dazu, den gleichgerichteten Wechselstrom zu glätten.
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Der Kompensationsstromkreis verläuft nun von dem -Pol der Stromquelle
8 über eine Sicherung 23, die Regelröhre 9 (s. auch Fig. 1), die Leitung
24, Leitung 25 zu dem Schalterarm 10 des Schalters 11,
über
die in Fig. 2 oberen Widerstände 12, den Widerstand 26, den Kompensationswiderstand
13 und Leitungen 27 bis 31 zum negativen Pol (-) der Stromquelle
B.
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Die Normalspannungsquelle 4 enthält eine Batterie 5 und einen
Spannungsteiler 6, der aus einem Stufenschalter 32 und einem stetig einstellbaren
Potentiometer 33 besteht. Der Stufenschalter enthält eine Reihe von Festwiderständen
34, die in Serie miteinander zwischen den verschiedenen stationären Kontakten
des Schalters 32 liegen. In Reihe mit den Widerständen 34 liegt das Potentiometer
33. Die Normalgleichspannung U" wird zwischen dem Schleifer 35 des Potentiometers
33, und dem beweglichen Arm 7 des Schalters 32 abgegriffen.
Der Potentiometerschleifer 35 ist über eine Leitung 36 mit den Leitungen
27 und 28 im Punkt 37 verbunden. Zum besseren Verhältnis der
Schaltung sind in der vereinfachten Schaltung gemäß Fig. 1 die entsprechenden Leitungen
und Punkte mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Der Spannungsteiler 6 enthält vierzehn gleiche Festwiderstände
42 und einen Festwiderstand 42a anschließend an das Potentiometer
33, der die halbe Größe der Festwiderstände 42 besitzt. Der Widerstand
des Potentiometers 33 ist gleich dem Widerstand eines der Festwiderstände
42. Das Potentiometer 33 ist in nicht dargestellter Weise mit einer Skala
versehen, die ihren Nullpunkt in der Mitte hat. Die Widerstände 33, 42a und 42 und
die Batterie 5 sind so bemessen, daß bei der dargestellten Mittelstellung des Abgriffes
35 auf dem Potentiometer 33
an den stationären Kontakten des Schalters
32 die in Fig.2 angegebenen Spannungen in Millivolt abgegriffen werden können. Der
halbe Widerstand des Potentiometers 33 ergänzt sich mit dem Widerstand
42 zu einem den Widerständen 42 entsprechenden Gesamtwiderstand, so
daß am rechten Ende des Widerstandes 42a eine Spannung von 10 Millivolt gegenüber
dem Schleifer 35 abgegriffen werden kann. Am linken Ende des Widerstandes 42a können
5 Millivolt gegenüber dem Schleifer 35 abgegriffen werden. Das rechte Ende
des Widerstandes 42 a liegt daher an einem stationären Schalterkontakt »10«,
das linke Ende an einem Kontakt »5«. Die Mitte des Potentiometers 33 ist mit einem
Schalterkontakt »0« verbunden. Bei Verstellen des Potentiometerschleifers
35 aus seiner Mittelstellung heraus können zu der an den stationären Kontakten
des Schalters 32
angegebenen Spannung bis zu 5 Millivolt
hinzugefügt werden (Verstellung nach links in Fig. 2), oder es können bis zu 5 Millivolt
davon abgezogen werden (Verstellung nach rechts). Man kann also mittels des Potentiometers
33 jede der durch den Schalter 32 einstellbaren Spannungsstufen stetig unterteilen,
so daß man mit der Normalspannungsquelle 4 eine sehr große Anzahl von Spannungsstufen
einstellen und erzeugen kann. Das Potentiometer 33 kann mittels eines Nonius sehr
genau eingestellt werden.
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Die an der Normalspannungsquelle 4 eingestellte Spannung zwischen
Schleifer 35 und damit Punkt 37 und dem Schalterarm 7 liegt über eine Leitung
38 an einer Eingangsklemme 39 eines Gleichstromverstärkers
14 (Fig. 1 und 2). Die andere Eingangsklemme des Verstärkers 14 ist
über eine Leitung 41 mit dem Punkt 40 zwischen Kompensationswiderstand
13 und Widerstand 26 im Kompensationsstromkreis verbunden. Man sieht,
daß am Verstärker 14, bezogen auf den gemeinsamen Bezugspunkt 37, einerseits
der Spannungsabfall am Kompensationswiderstand 13 und andererseits die Normalgleichspannung
U" zwischen Schleifer 35 und Schalterarm 7 anliegen und gegeneinandergeschaltet
sind. Der Verstärkerausgang steuert in noch zu beschreibender Weise den Strom im
Kompensationsstromkreis über die Röhre 9. Die Ausgangsklemme 1 liegt
über die Leitungen 43 und 25 an dem Schalterarm 10. Die Ausgangsklemme
2 ist über die Leitungen 44, 28 und 27 mit dem den Widerständen 12
und 26 abgewandten Ende des Kompensationswiderstandes verbunden. Die Ausgangsklemmen
liegen also an den Widerständen 12,
26 und 13 des Kompensationsstromkreises.
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Durch Einschalten von mehr oder weniger Widerständen 12 in
den Kompensationsstromkreis können verschiedene Meßbereiche eingestellt werden.
Die Widerstände 12, 26 und 13 sind so zueinander abgestimmt, daß zwischen
den stationären Kontakten des Schalters 11 und dem Punkt 37 die in Fig. 2 angegebenen
Spannungen von 1,5 bis 750 Volt abgegriffen werden können, wenn am Kompensationswiderstand
eine Spannung von 150 Millivolt entsprechend der maximal am Schalter 32 einstellbaren
Normalgleichspannung abfällt.
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Um bei den für die verschiedenen Meßbereiche stark unterschiedlichen
Widerstände im Kompensationsstromkreis einen konstanten eingeprägten Strom zu erhalten,
muß sich der Widerstand der Regelröhre 9 in sehr weiten Grenzen ändern. In
einem Falle muß an der Röhre 9 eine Spannung von fast 750 Volt abfallen,
wenn nämlich der Schalterarm 10 des Schalters 11 in einer der oberen
Stellungen auf »1,5«, »3« oder »7,5« Volt steht, im anderen Extremfall muß der Spannungsabfall
an der Röhre fast zu Null werden, wenn im 750-Volt-Bereich praktisch die gesamte
Spannung der Stromquelle 8 von 750 Volt an den Widerständen 12, 26 und 13
abfallen soll. In solch weiten Grenzen kann der Verstärker 14 die Röhre
9 nicht unmittelbar steuern. Vielmehr erfolgt die Steuerung über eine Hilfsröhre
45, deren Röhrenkennlinie und Arbeitspunkt zugleich mit der Meßbereichumschaltung
veränderbar ist, wodurch ein Grobabgleich erfolgt. Zu diesem Zweck ist der Schalter
11 als Mehrebenenschalter mit vier Schaltebenen 1, 11, III und IV ausgebildet.
In jeder Schaltebene sind die zu dem jeweiligen Meßbereich gehörigen, stationären
Kontakte in Fig. 2 mit »1,5« bis »750« bezeichnet. In der Schaltebene
1 liegen zwischen den stationären Kontakten, wie beschrieben, die Widerstände
12. In Schaltebene Il sind die stationären Kontakte »1,5«, »3«, »7,5«, »15« und
»30« einerseits und die Kontakte »75«, »150«, »300« und »750« andererseits miteinander
verbunden. Die letzteren Kontakte sind gemeinsam mit der Kathode der Hilfsröhre
45 über eine Leitung 46 und über einen Widerstand 47 mit den
entsprechenden Kontakten »75« bis »750« der Schaltebene 111 verbunden, die
ihrerseits untereinander verbunden sind. Die ersteren Kontakte »1,5« bis »30« der
Schaltebene II sind ebenfalls untereinander und mit dem Schalterarm 48
der
Schaltebene IV verbunden. Dieser Schalterarm ist jeweils über Festwiderstände 49.
50, 51, 52 mit den stationären Kontakten »1,5« bis >>15« verbunden. Kontakt »15«
ist in Schaltebene 111 mit dem Kontakt »30« unmittelbar verbunden. In Schaltebene
IV des Schalters 1l sind die Kontakte »75« bis »750« untereinander unmittelbar verbunden.
Die Kontakte »1,5« bis »30« sind durch Widerstände 53, 54, 55 und 56 miteinander
verbunden, die einen Spannungsteiler bilden und an denen zwischen Kontakt »1,5«
und »30« eine negative Spannung anliegt.
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Der Schalterarm 57 der Schaltebene 11 liegt über eine Leitung 58 an
einer Ausgangsklemme 59 des Verstärkers 14. An der anderen Ausgangsklemme
60
des Verstärkers 14 liegt über die Leitungen 61. und 62 das Gitter der Röhre
45 und über eine Leitung 63 der Schalterarm 64 der Schaltebene 111 des Schalters
11.
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Die Kathode der Hilfsröhre 45 ist. wie gesagt, über eine Leitung 46
mit den Kontakten »75« bis »750« der Schaltebene 11 und außerdem mit dem
Schleifer 65 eines Potentiometers 66 verbunden, das an einer negativen Spannungsquelle
anliegt.
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Mit 67 ist der Anodenwiderstand der Hilfsröhre 45 bezeichnet. Die
Anode der Hilfsröhre 45 ist mit dem Gitter der Röhre 9 verbunden.
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In den Stellungen »75« bis »750« wird das Ausgangssignal des Verstärkers
14 an einem Gitterableitwiderstand 47 erzeugt, wobei die Größe dieses Widerstandes
die Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 14 bestimmt, das an das Gitter der
Röhre 45 angelegt wird.
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Der Widerstand 47 liegt über Leitung 46 einerseits und über den Schalterarm
64 und die Leitungen 62 und 63 andererseits zwischen Gitter und Kathode der Röhre
45, und es liegt über Leitung 58 und Schalterarm 57 einerseits und über Leitungen
61, 63 und Schalterarm 64 andererseits der Ausgang des Verstärkers 64 daran an.
In den Meßbereichen »1,5« bis »30« werden dagegen nacheinander die Widerstände 49,
50, 51 und 52 als Gitterableitwiderstände eingeschaltet. Diese liegen auf der einen
Seite über den Schalterarm 64 und Leitungen 63 und 62 am Gitter der Röhre 45. Auf
der anderen Seite liegen die Widerstände 49 bis 52 über den Schalterarm 48 der Schaltebene
IV an dem von den Widerständen 53 bis 56 gebildeten Spannungsteiler. Die Widerstandswerte
der Widerstände 49 bis 52 nehmen von 49 nach 52 hin zu. Außerdem liegt über den
Schalterarm 48 an den Widerständen eine nach größeren Meßbereichen hin zunehmende
negative Gittervorspannung.
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Der Ausgang des Verstärkers 14 liegt an den Widerständen 49
bis 52 einerseits über den Schalterarm 64, Leitung 63 und Leitung 61 und andererseits
über Leitung 68, den Schalterarm 57. die miteinander verbundenen, stationären Kontakte
»1,5« bis »30« von Schaltebene 11 und Leitung 58.
Es ergibt
sich also folgendes: Bei gleichem Eingangssignal am Verstärker 14 wird der
Verstärkerausgang an der Röhre 45 um so wirksamer, je größer der Meßbereich
ist, weil die Gitterableitwiderstände 49 bis 52 und 47 bei
der Umschaltung vergrößert werden. Gleichzeitig werden mit steigenden Meßbereichen
über den Schaltarm 48 wachsende Gittervorspannungen auf das Gitter der Röhre
45 gegeben. Durch die wachsenden Gittervorspannungen wird der Strom durch
die Röhre 45 vermindert und damit der Spannungsabfall an dem Anodenwiderstand
67.
Das Gitter der Regelröhre 9 wird damit positiv, und der Widerstand
der Röhre 9 sinkt. Durch die Umschaltung der Meßbereiche am Schalter
11 wird also die an den Widerständen 12, 26, 12 anliegende Spannung schon
ohne die Wirkung des Verstärkers in dem Sinne verändert, daß der Strom im Kompensationskreis
ungefähr konstant bleibt. Das Signal am Verstärker 14 braucht also nicht
die vollen Laständerungen herauszuregeln. Das ist besonders wichtig, wenn man die
durch die zweifache Einstellmöglichkeit nach der Erfindung gegebenen Vorteile voll
ausnutzen will, nämlich den Vorteil, in sehr stark unterschiedlichen Meßbereichen
gleich gut arbeiten zu können.
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Bei der geschilderten Anordnung werden Präzisionswiderstände
12, 26, 13 im Kompensationsstromkreis verwendet, die sehr empfindlich gegen
überlastung sind. Die Sicherung 23 spricht dabei allein zu träge an, um einen wirksamen
Schutz zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist ein Thyratron 69 vorgesehen, dessen
Anode über Leitung 70, einen Schalterkontakt 71 einer fünften Schaltebene
V des Schalters 11, die miteinander verbundenen stationären Kontakte »1,5«
bis »150« und Leitung 72 sowie über die Sicherung 23 an der positiven
Klemme der Stromquelle 8 anliegt. Die Kathode des Thyratrons 69 liegt zusammen
mit einem Schirmgitter am Abgriff eines Potentiometers 73, das in Reihe mit
einem Festwiderstand 74 über die Leitungen 72 einerseits und 31 andererseits
an den Klemmen der Stromquelle 8
anliegt und eine Einstellung des Kathodenpotentials
des Thyratrons 69 gestattet. Das Gitter des Thyratrons 69 liegt an einem
Spannungsteiler, der zwischen der Kathode der Regelröhre 9 und - über die
Leitungen 30 und 31 - an der negativen Klemme der Stromquelle
8 angeordnet ist. Der Spannungsteiler enthält Widerstände 75, die zwischen
den stationären Kontakten »1,5« bis »150« einer sechsten Schaltebene VI des Schalters
11 vorgesehen sind, und einen Festwiderstand 76. Die Kathode der Regelröhre
9 ist über die Leitung 77 mit dem Schalterarm 78 der Schaltebene
VI verbunden, so daß je nach der Stellung des Schalters 11 und damit dem
eingestellten Meßbereich mehr oder weniger Widerstände 75 eingeschaltet sind. Die
Spannung, die am Spannungsteiler 75, 76 anliegt, ist genau gleich der Ausgangsspannung
des Gerätes, wie man leicht verifizieren kann, wenn man den Strompfad verfolgt von
der Klemme i über die Leitungen 43 und 24 zur Kathode der Röhre 9 und von
der Klemme 2 über die Leitung 29 zum linken Ende des Widerstandes 76.
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Normalerweise ist das Thyratron 69 gesperrt. Wenn aber die
Spannung im Ausgangskreis über einen vorgegebenen Wert ansteigt, wird das Gitter
der Thyratronröhre 69 positiv, und das Thyratron zündet. In diesem Augenblick verbraucht
das Thyratron 69 aber so viel Strom, daß die Sicherung 23 schlagartig
anspricht. Durch Veränderung des Spannungsteilers 75,
76 bei der Meßbereichsumschaltung
wird der Ansprechpunkt des Thyratrons 69 und damit also praktisch die Ansprechempfindlichkeit
der Sicherung den Erfordernissen des eingestellten Meßbereiches angepaßt. Auch diese
Maßnahme ist von besonderer Bedeutung, wenn man zur vollen Ausnutzung der durch
die Erfindung gegebenen Möglichkeiten in stark unterschiedlichen Meßbereichen arbeiten
will.
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In den beiden oberen Meßbereichen von 300 und 750 Volt ist Anode und
Gitter des Thyratrons 69
über die Schaltebenen V und VI des Schalters
11 abgeschaltet. Hier wirkt nur die Sicherung 23.