CH218537A - Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen von Zustandsänderungen mittels einer elektrischen Einrichtung. - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen von Zustandsänderungen mittels einer elektrischen Einrichtung.Info
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen von Zustandsänderungen mittels einer elektrischen Einrichtung. Das vorliegende Verfahren dient bei spielsweise zur Betätigung irgendwelcher Signal- oder Kommandogeräte durch sehr kleine elektrische Ströme oder Strom änderungen, die z. B. durch Leitfähigkeits- änderungen in Photozellen oder in Ionisa- tionskammern entstehen können. Ein äusserst kleiner elektrischer Strom kann ein Signal- oder Kommandogerät be tätigen, indem man denselben durch Elek tronenröhren verstärkt. oder indem man durch .den Spannungsabfall, der durch diesen kleinen Strom an einem sehr hochohmigen Widerstande entsteht, ein Elektrometer speist, dessen Zeiger einen Kontakt betätigt. Alle diese Einrichtungen sind verhältnis mässig kompliziert und kostspielig. Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, ,die Ströme in ein Signal umzuwandeln, in dem man sie zum Zünden einer .derartigen selbständigen Gasentladung G verwendet, bei der die Brennspannung u " infolge der Veränderung des elektrischen Feldes durch die Ladungsträger niedriger ist als die zur Einleitung der selbständigen Gasentladung notwendige Zündspannung u+. Im folgenden wird eine derartige Ent ladung, Gasentladung erster Art, kurz G.E.I genannt. Als. G. E. I kann z. B. eine Glimm- oder Bogenentladung :dienen. Zu ihrer Zün- ,dung ist erfahrungsgemäss ein Mindeststrom Z+ notwendig, der häufig grösser ist als der zur Verfügung stehende zu messende Strom. Damit der Zündstrom i+ trotzdem ent stehen kann, ist es bekannt, durch den kleinen Strom i eine Kapazität C während der Zeit t mit der Ladung EMI0001.0020 aufzuladen und damit auf die Spannung EMI0001.0022 zu bringen. Ein Teil dieser Ladung e der Kapazität C fliesst beim Zünden einer Gas entladung über dieselbe ab, bis die Brenn spannung u" erreicht ist. Der dadurch ent stehende Stromstoss EMI0002.0003 kann zur Auslösung weiterer Signale dienen. Die Erfahrung zeigt, dass es auch mit dieser Methode nicht. möglich ist, äusserst kleine Ströme i zur Zündung einer Gas entladung zu verwenden, da ein äusserst kleiner Strom durch die Gasentladungs- strecke fliesst, bevor die eigentliche Zünd spannung u+ einer G. E. I erreicht ist. Der artige Entladungen werden im folgenden G. E. II genannt. Die Kapazität C kann sich deshalb nie über eine Spannung u aufladen, die wesentlich höher ist als die Brennspan nung u" der Gasentladungsstrecke G. Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Verfah rens nach der Erfindung, das eine höhere Aufladung der genannten Kapazität er- möglieht, ist in Fig. 1 prinzipiell dargestellt. Die Gasentladungsstreeke G.= wird dabei nur hin und wieder durch den Schalter S plötz lich so mit der Kapazität Cl verbunden, dass eine G. E. I durch die zusätzliche Spannung du." entstehen kann. Nur wenn die Kapazi tät C, im Moment des Einschaltens von S auf Stellung 2 eine Spannung u, hat, die zu sammen mit den Spannungen u" und du, höher als die Zündspannung u2+ für eine G. E. I in G, ist, zündet dieselbe. Der durch die Zündung mit dem darauffolgenden Zu sammenbruch der Spannung u1 auf die Löschspannung der G. E. I in G2 entstehende Stromstoss i" kann z. B. über den Transfor mator Tr irgendwelche Signale auslösen. Würde an Stelle des Umschalters S nur ein an sich naheliegender Ausschalter ver wendet, so müsste die gesamte Leitung von G2 nach S hoch isoliert und kapazitätsarm ausgeführt sein, damit die Leitung durch den kleinen Strom i über eine G. E. 1I in G2 auf eine geeignete Spannung von der Grösse 2c" aufgeladen würde. Zudem ist es durch die Verwendung eines Umschalters S möglich, eine geeignete Spannung u" zu wählen. Der Umschalter S kann automatisch be trieben werden. Es kann aber auch durch eine Kippschwingung automatisch in geeig neten Zeitabständen dt die Spannung<I>du"</I> zu der Spannung uo zugeschaltet werden. Damit die Kapazität Cl nicht schon durch einen Strom, der eine bestimmte Grenze unterschreitet, auf eine so hohe Spannung u, aufgeladen wird, dass die Glimmlampe G.= zündet, ist das Aggregat A1 vorgesehen. Dazu kann z. B. ein hochohmiger Wider stand dienen, oder ein Aggregat, bei welchem die daranliegende Spannung u, erst ober halb eines bestimmten, durch dasselbe flie ssenden Stromes i grosse Werte annimmt, das heisst eine mit Stromsättigung arbeitende Vorrichtung. Dazu kann z. B. eine Glüh- elektrodenröhre, Photozelle oder Ionisations- kammer verwendet werden. Diese Verwen dung ist vorteilhaft, wenn ein Strom i*, der eine obere Grenze überschreitet, eignalisiert werden soll, indem man dann die Photozelle oder Ionisationskammer so wählt, dass mög lichst vollständige Stromsättigung bei i* herrscht. Ein kleinerer Strom erzeugt dann keine grosse Spannung u,, wohl aber der Strom, der gleich oder grösser als i* ist. In folge der Gassentladungsstrecke G2 mit. der Zündspannung u2+ entsteht deshalb nur dann ein Stromstoss, wenn i mindestens so gross wie i* ist. Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungs- bei6piel. Bei diesem Ausführungsbeispiel fliesst ein wesentlich grösserer Strom io als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Auch hier wird die Kapazität C, durch ,den Strom i aufgeladen. Wenn die Spannung u2 <I>=</I> uo -i- duo <I>-</I> u, grösser ist als die Zündspannung u2+ der G. E. I in G2, so wird dies durch die Ladung e = u, C@ gezündet, wenn der Sehalter S2 geschloesen wird. Dadurch fällt die Spannung über G2 auf die Brennspannung u2 ", und die Span nung über der Gasentladungsstrecke G1 steigt. Dieselbe zündet nun auch, wenn die Spannung u" -I- <I>A%</I> höher ist als die Summe, gebildet aus dem Spannungsabfall an R, der Brennspannung u,2' an G2 und der Zünd- spannung u,+ einer G. E. I in G,, oder weil durch die Zündung von G2 periodische Span nungsänderungen. an G1 entstehen, die eine Zündung herbeiführen. können. Man kann die beiden Gasentladungs- strecken G1 und G2 in ein gemeinsames Ge fäss legen und erhält so im Prinzip eine Drei elektrodenröhre mit einem Steuergitter. Diese Anordnung erlaubt es nicht nur, die Vorrich tung zu vereinfachen, sondern sie gestattet auch die Erzielung neuer Resultate, da dann z. B. die Zündung von G2 schon durch die durch G1 freiwerdenden Ionen erfolgen kann. Es ist .dann bei einer solchen Anordnung leicht möglich, sie so auszubilden, dass nach dem Zünden einer G. E. I zwischen der mitt leren und einer der äussern Elektroden eine direkte Entladung zwischen den beiden äussern Elektroden, zwischen welchen die Spannung w1 + u;; liegt, entstehen kann. Da ,durch wird die Differenz zwischen der Ruhe spannung ml -f- m2 und der Brennspannung u1 " -i- u," der Gasentladung sehr vergrössert, und man erhält eine viel grössere Leistung für das Relais R. Es ist infolge des Durchgriffes der Elek troden aufeinander mit einer Anordnung, wobei .die beiden Gasentladungsstrecken in demselben Gefäss arbeiten, möglich, mit einer kleineren Zündenergie für eine G. E. I auszukommen. Die Anordnung gestattet auch die bei kleinen Strömen sehr wesentliche Verklei nerung der Isolationsstellen, die an der freien Luft liegen. Es ist möglich, die Ka pazität Cl und das Aggregat Al, das zur Ableitung zu kleiner Ströme dient, in das Gefäss der Gasentladungsstrecken zu ver legen oder unmittelbar damit zusammenzu bauen. Es gelingt so, die Zahl der an der freien Atmophäre liegenden Oberflächen, die mit bester Isolation auszuführen sind, zu reduzieren. In Fig. 2 betrifft dies z. B. ,die vier Oberflächenisolationsstellen bei G1, G2, Cl und Al, die durch Zusammenbau von G1 und G2 und durch Einbau von Cl und Al auf eine einzige reduziert werden können. Durch die Verkleinerung der Isolations stellen wird eine sichere Steuerung durch äusserst kleine Ströme, wie sie bei Photo zellen oder in Ionieationskammern auftreten, ermöglicht, wenn diese eine Isolationsstelle genügend gut gemacht werden kann. Dies bereitet Schwierigkeiten, da das zum herme tischen Abschluss notwendige glas- oder porzellanartige Material elektrisch leitende Oberflächenschichten ansetzen kann, da sich eine Wasserhaut bildet. Dies kann vermie den werden, indem die Oberfläche nach Ent fernen dieser Wasserhaut mindestens teil weise mit einer wasserdichten Schicht mit grossem Oberflächenwiderstande überzogen. wird. Um die Bildung von Kondenswasser auf dieser Schicht zu vermeiden, kann diese leicht erwärmt werden. Um möglichst wenig Wärmeenergie dazu verwenden zu müssen, ist es vorteilhaft, den Heizwiderstand, z. B. eine Heizspirale, unmittelbar in oder unter diese Oberflächenschicht zu legen. F'ig. 3 zeigt ein drittes Ausführungs beispiel. Durch die beiden als Spannungs- teiler wirkenden Aggregate Al und Az wird die Spannung wo im Verhältnis der Leitwerte der beiden Aggregate A, und AZ aufgeteilt. Dadurch werden die Kapazitäten C, und C2 auf die Spannungen u1 und u2 aufgeladen. Wenn die beiden Ableitwiderstände Al und Az hochohmig sind, und die beiden Kapazi täten Cl und Cz sowie die Spannung J% nicht zu gross ist, so kann durch den Ruhestrom oder durch den kapazitiven Stromstoss beim Zuschalten von Au. kein Anziehen des Re lais R stattfinden. Die Spannung u, steigt beim Zuschalten der Spannung Auo im ersten Moment um EMI0003.0077 Diese zusätzliche Spannung Aue sinkt, je nach den verwendeten Ableitwiderständen A, und AZ und den verwendeten Kapazitäten Cl und C2 mit der Zeit verschieden schnell ab. Sie genügt jedoch, wenn die Ruhespan nung u2 genügend gross ist, zur Zündung der Gasentladungsstrecke G.=, die dann auch zu einer Zündung der Gasentladungsstrecke G, führt. Dadurch steigt der Strom i. beträcht lich an und betätigt das Relais R. Die beiden Aggregate A, und A_ können z. B. hochohmige Widerstände, Photozellen oder Ionisationskammern sein. Eine Zün dung einer Gasentladung und damit eine Be tätigung des Relais R erfolgt, je nach dem Verhältnis der Leitwerte der Aggregate A, und A,. Die Einrichtung kann deshalb dazu dienen, derartige Veränderungen der Aggre gate A1 und A., anzuzeigen, welche ihre Stromspannungscharakteristik verändern. Man kann<I>z. B. A,</I> als hochohmigen Wi derstand ausführen und A, als Photozelle. Wird nun die Photozelle beleuchtet, so sinkt ihr innerer Widerstand, und die Spannung u, wird kleiner. Wird der Schalter S_ ein geschaltet, so zündet eine Gasentladung, und das Relais R spricht an. Vertauscht man in der Schaltung die Photozelle mit dem Widerstand, so kann die Anordnung so dimensioniert werden, dass beim Verdunkeln der Photozelle das Relais R anspricht. Man kann auch zwei Photo zellen verwenden, wobei beide z. B. durch die gleiche Lichtquelle beleuchtet werden. Man erhält Alarm, wenn der Lichtstrahl zur Photozelle Ageschwächt wird. Diese Schaltung besitzt den Vorteil, dass die Span nungsverteilung innerhalb eines grossen Be reiches unabhängig von Intensitätsschwan kungen der Beleuchtungsquelle werden kann. Wählt man für A, einen hochohmigen Widerstand und für Aeine Ionisations- kammer, das heisst zwei Elektroden, zwi schen welchen Gas leitend gemacht wird, so entsteht dann Alarm, wenn die Ionisierung kleiner wird, oder wenn die Strömung der Ionen in der Ionisationskammer abgeschirmt wird. Im ersten Falle ist die Einrichtung als Röntgendosimeter oder zum Anzeigen der chemischen Zusammensetzung eines Gases oder der Anzahl der Moleküle im cm', das heisst des Gasdruckes, verwendbar. Im zweiten Falle kann sie dazu dienen, einen Alarm auszulösen, wenn ein zwischen den Elektroden der Ionisationskammer bewegter Teil eine bestimmte Stellung erreicht hat. Die Anschirmung der Strömung der Ionen kann auch durch in die Ionisations- kammer gebrachte, schwebende grössere Teil chen, wie Staub, Rauch oder Molekül komplexe geschehen. Es ist deshalb möglich, mit der beschriebenen Einrichtung einen Feuermelder zu bauen, der eine ausserrodent- liche Empfindlichkeit auf Verbrennungs gase besitzt. Der hochohmige Widerstand A, kann durch eine zweite Ionisationskammer ersetzt werden, die von einem Gase durchflossen wird, das die anzuzeigende Verunreinigung nicht enthält, so dass die Einrichtung wie die oben beschriebene Kompensationsschal tung für Photozellen wirkt.
Claims (1)
- <B>PATENTANSPRUCH</B> I: Verfahren zum Anzeigen von Zustands änderungen mittels einer elektrischen Ein richtung; wobei durch diese Änderung die Ladung einer Kapazität (C,), die in einem elektrischen Stromkreis mit einer Gasentla- dungsstrecke (G.,) liegt, geändert wird, da durch gekennzeichnet, dass bei bestimmter Aufladung der Kapazität (C,) eine selbstän dige Gasentladung zum Zünden gebracht wird, indem plötzlich eine geeignete Zusatz spannung<B><I>(Au.)</I></B> in den Stromkreis geschaltet wird. UNTERANSPRüCHE 1.Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung der Aufladung der Kapazität (C,) durch einen Strom, der eine bestimmte Grenze un terschreitet, auf eine solche Spannung (u,), dass,die Gasentladungsstrecke (Ga) durch die zusätzliche Spannung (Auo) gezündet wer den könnte, ein Aggregat (A,) parallel zur Kapazität (C,) geschaltet ist, welches elek trischen Strom ableitet. 2.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch I, ,dadurch gekennzeichnet, dass das zur Verhinderung der Aufladung der Kapazität (Cl) verwendete Aggregat (A,) eine Stromsättigungsgrenze besitzt, so dass nur ein Strom, der diesen Sättigungs wert erreicht, eine so grosse Spannung (u,) daran erzeugen: kann, dass :die Gasentladungs- strecke (G2) durch die Zusatzspannung (Aic") gezündet werden kann.3. Verfahren, nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, .dass die Stromsättigung durch eine Glühkathode erzeugt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Stromsättigung durch eine Photozelle erzeugt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Stromsättigung durch eine Ionisationskammer erzeugt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Einschalten der zusätzlichen Spannug <B>(Au.)</B> automatisch erfolgt. 7.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Spannung (Au.) durch eine Kippspannung erzeugt wird. B. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass in den genannten Stromkreis eine konstante Gleichspannung (uo) geschaltet ist. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, wo bei die eine Elektrode der Kapazität (C,) eine Gasentladung (G,) durch Potential erhöhung und eine andere Gasentladung (GQ durch Potentialerniedrigung zünden kann, dadurch gekennzeichnet, dassdurch das Zünden der einen Gasentladungsstrecke auch die andere Gasentladungsstrecke (G,) gezündet wird. 10.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 9, dadurch ge kennzeichnet, dass das Aggregat (A,) in dem Gefäss der Gasentladungsstrecke (G,) liegt und höchstens durch eine Wand vom Gas entladungsraume getrennt ist. 11. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass die Kapazität (C,) mindestens 1/2mal grösser ist als die Kapazität (C2), die parallel zu der Gasentladungsstrecke (G.=) liegt. 12.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass' das Aggregat (A-.), das durch die anzuzeigenden Änderungen beeinflusst wird, parallel zu der Gasentladungsstrecke (G2) geschaltet ist. 13. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1, 9 und 12, da durch gekennzeichnet, dass eine Photozelle parallel zu einer Gasentladungsstrecke (G,) liegt, wodurch diese gezündet wird, wenn ,der Strom durch die Photozelle eine be stimmte Grenze unterschreitet und eine zu sätzliche Spannung<B>(Au")</B> eingeschaltet wird. 14.Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1, 9 und 12, da durch gekennzeichnet, dass eine Ionisations- kammer parallel zu einer Gasentladungs- strecke (G2) liegt, wodurch diese gezündet wird, wenn,der Strom durch die Ionisations- kammer eine bestimmte Grenze unterschrei tet und eine zusätzliche Spannung (Au,) ein geschaltet wird. 15.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 9 und 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass die beiden Aggregate (A, und A2), deren Leitwerte die Spannungs verteilung (u, und u,) und damit die Ruf ladung der Kapazität (C,), deren Spannung (U,) zur Auslösung einer Gasentladung (G.,) führen kann, bestimmen, auf die gleiche äussere Ursache reagieren, so dass Schwan kungen in der Intensität. dieser Ursache aus geschaltet werden.PATENTANSPRUCH II: Vorrichtung zur Ausführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I und Unter anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gasentladungsstrecken G, und G.2) in demselben nach aussen abgeschlossenen Gas raum arbeiten. UNTERANSPRÜCHE: 16.Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat (Al), das verhindert, dass die Kapazität (C,) durch Ströme, die eine gewisse Grenze unter schreiten, auf eine so hohe Spannung (-ai,) aufgeladen wird, dass die eine Gasentla- dungsstreeke dadurch zündet, in dem Gefäss der Gasentladungsstrecken (G,. G#,) liegt, und höchstens ,durch eine Wand vom Gas entladungsraume getrennt ist. 17. Vorrichtung nach Patentanspruch 11.dadurch gekennzeichnet, dass das zum her metischen Abschluss notwendige Isolier material zur Verbesserung der Oberflächen isolation mindestens zum Teil mit einer asserundurchlässigen Schicht überzogen ist. 18. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass das zum her metischen Abschluss notwendige Isolierma terial zur Verbesserung der Isolation im Be trieb erwärmt wird. 19. Vorrichtung nach Patentanspruch 11 und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeich net, dass die zur Verbesserung der Ober- flächenisolation dienende, wasserundurch lässige Schicht durch eine in dieselbe ge legte Heizspirale erwärmt wird. 20.Vorrichtung nach Patentanspruch IL und den Unteransprüchen 17 bis 19 zur Aus führung des Verfahrens nach Patentan spruch I und den Unteranspriichen 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12 und 14, dadurch gekennzeich net, dass die Vorrichtung zur Feuermeldung geeignet ist, indem das Aggregat (Aj, wel ches den Strom (i) beeinflusst, eine Ionisa- tionskammer ist, die Öffnungen besitzt, durch die das zu prüfende Gas strömt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH218537T | 1940-07-16 |
Publications (1)
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CH218537A true CH218537A (de) | 1941-12-15 |
Family
ID=4450662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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CH218537D CH218537A (de) | 1940-07-16 | 1940-07-16 | Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen von Zustandsänderungen mittels einer elektrischen Einrichtung. |
Country Status (1)
Country | Link |
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CH (1) | CH218537A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE920350C (de) * | 1950-06-18 | 1954-11-18 | Walter Dr-Ing Heimann | Nebellicht- und Signalanlage fuer Kraft- und Wasserfahrzeuge |
-
1940
- 1940-07-16 CH CH218537D patent/CH218537A/de unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE920350C (de) * | 1950-06-18 | 1954-11-18 | Walter Dr-Ing Heimann | Nebellicht- und Signalanlage fuer Kraft- und Wasserfahrzeuge |
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