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Schaltung zur Messung großer Widerstände oder kleiner Ströme, vorzugsweise
in lonisationskammern. Es ist bekannt, große Widerstände oder kleine Ströme dadurch
zu messen, daß man mit dein Strom oder Widerstand eine Kapazität zusammenschaltet,
deren Spannungszustand von dem in dem Widerstand fließenden Strom beeinflußt und
an einem Elektromieter angezeigt wird, wobei die Kapazität in regelmäßiger Wiederkehr
von so schneller Folge geladen oder entladen wird, daß der Ausschlag des Elektrometers
konstant bleibt. Beispielsweise schaltet man das Elektrometer an eine Kapazität,
die ,sich über den zu messenden Widerstand entlädt. Der Ausschlag des Elektrometers
gibt bei dieser Schaltung den Mittelwert der Entladespannüng an.
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Die Empfindlichkeit einer derartigen Schaltung wird gemäß der Erfindung
dadurch erhöht, daß im Anzeigegerät nicht ein mittlerer Spannungszustand der Kapazität
zur Anzeige kommt, sondern das Maximum oder Minimum. Es wird hierdurch gegenüber
den bekannten Schaltungen die Empfindlichkeit ungefähr verdoppelt.
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Eine weitere Verbesserung gegenüber den gebräuchlichen Schaltungen,
bei denen der Abfall der Spannung bei der Entladung des Kondensators durch den Prüfwiderstand
zur Messung dient, besteht darin, daß der Ausschlag des Meßgerätes nicht die Gesamtspannung
der Kapazität angibt, sondern - nur einen Teil davon, und zwar zweckmäßig einen
regelbaren Teil, dessen Größe so gewählt wird, daß der Meßbereich des Anzeigegerätes
nicht viel größer ist, als die zu- messende Spannungsschwankung an der Kapazität,
so daß also die Skala gut ausgenutzt wird.
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Die Abb. r zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung gemäß
der Erfindung. R ist der zu messende Widerstand und C eine dazu parallel geschaltete
Kapazität. Die beiden können demselben Gerät angehören, beispielsweise einer Ionisationskammer,
die durch die punktierte Linie I angedeutet ist. Eine Batterie B von der E. M. K.
E dient ausschließlich zur Ladung der Kapazität C. Die Ladung geschieht durch
einen periodisch wirkenden Umschalter U, sobald dessen Hebelarm Ft auf dem Kontakt
P steht. Dabei ist der Hauptbatterie B eine kleine Hilfsbatterie Bg von der
E. M. K. e entgegengesetzt vorgeschaltet, so daß die Ladespannung von C---E-e wird.
Wird nun der Hebel h des Umschalters U auf einen Kontakt Q gelegt, der den einen
Pol einer Vorrichtung zur Spannungsmessung bildet, während der andere Pol dieser
Vorrichtung zwischen der Hauptbatterie B und der Hilfsbatterie Bz angeschaltet ist,
so gibt die Voltmeterschaltung den Spannungsunterschied von B und C, das ist also
die Spannung e, an. Legt man den- Hebel k von P auf Q nicht unmittelbar um,
sondern erst nach einer kleinen Zeit, beispielsweise zwei Sekunden, die für eine
gut meßbare Entladung genügt, und legt man dann wieder ia auf Q, so ergibt sich
jetzt eine Spannung, die um so viel größer ist, als die Spannung an C durch die
Entladung gesunken ist.
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Dies gilt für die Entladung eines idealen
Voltmeters.
Das in der Abbildung dargestellte Voltmeter ist ein Röhrenvoltmeter. Mit dem Punkte
Q ist das Gitter G einer Elektronenröhre verbunden, in deren Anodenkreis zwischen
der Anode A und der Kathode 1" die Stromstärke durch das Meßgerät V gemessen wird.
Die Einstellung des Nullpunktes, die durch schnelles Umlegen von P auf Q erfolgt,
würde sich aber in dieser Ausführung schlecht halten, da das Gitter seine Ladung
schnell durch Ableitung verlieren würde. Theoretisch würde es auch bei einmaligem
Ausschalten die Spannung e gegen die Kathode, die zwischen Haupt- und Hilfsbatterie
angelegt ist, nicht genau voll erhalten, sondern die resultierende elektromotorische
Kraft des von der Batterie B und dem Kondensator C gebildeten Stromkreises würde
sich im umgekehrten Verhältnis der Kapazitäten des Kondensators C und der Kapazität
des Gitters auf diese beiden Stücke verteilen. Wegen der Kleinheit der Gitterkapazität
indessen würde praktisch das Gitter gegen die Kathode das Potentiale annehmen, und
dieser Spannung würde der Ausschlag des Meßgerätes V entsprechen. Da aber das Gitter
seine Ladung verliert, so ist, um diese zu halten, zwischen Gitter und Kathode noch
ein Hilfskondensator c von einer Kapazität angeschaltet, die wesentlich größer als
die Gitterkapazität ist, aber zweckmäßig bedeutend kleiner als die Kapazität von
C. Die Spannung zwischen G und X wird dann nicht beim erstmaligen Einschalten gleich
den Werte annehmen, sondern praktisch erst bei mehrmaligem Einschalten, und zwar
um so schneller, je kleiner c gegen C ist. Läßt man nun die Unterbrechung in regelmäßiger
Folge vor sich gehen und dabei stets eine angemessene Zeit zwischen dem Kontakt
des Hebels lt an P und Q verfließen, so daß sich der Kondensator C in gewünschtem
Maße entladen kann, so wird das Gitter das Potential der oberen Elektrode von C
in seinem tiefsten Wert annehmen, und zwar in gleicher Weise, wie oben geschildert,
nach mehrmaligem Kontakt, und der Ausschlag des Meßgerätes wird sich um einen Betrag
ändern, der der Entladung von C entspricht.
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Um ein Zahlenbeispiel anzuführen, sei auf die Abb. 2 verwiesen, die
die bekannte Abhängigkeit des Anodenstromes vom Gitterpotential darstellt. Als Abszissen
sind die Gitterpotentiale eg bezogen auf das Potential der Kathode als Nullpunkt,
aufgetragen als Ordinaten die Stärken des Anodenstromes i". Die Hilfsbatterie Bg
gebe ein Gitterpotential -- z Volt, dann kann man die Entladungszeit der Größe des
Widerstandes 1Z so regeln, daß am Schlüsse der Entladung die Gitterspannung - 5
Volt ist. Die Begrenzung des Bereiches der Gitterpotentiale wird im allgemeinen
durch die Rücksicht bestimmt sein, eine möglichst starke Änderung des Anodenstromes
und nebenbei auch eine rröglich-_t lineare Abhängigkeit von dem Gitterpotential
zu erhalten, also den steilsten und geradesten Teil der Kurve & zu benutzen.
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Die Skala des Meßgerätes würde in dem genannten Zahlenbeispiel, nach
Gitterpotential geeilt, das Aussehen nach Abb.3 haben. Die zugehörigen Werte für
den gesuchten Widerstand würden dann in der Richtung von links nach rechts wachsen.
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Der Leitgedanke der Erfindung, die Empfindlichkeit dadurch zu verdoppeln,
daß man die Vorrichtung zur Spannungsmessung nicht dauernd an die veränderliche
Spannung der Kapazität anschließt, sondern- nur - erforderlichenfalls unter Anwendung
eines Hilfskondensators - jedesmal beim Auftreten der fraglichen Grenzspannung,
läßt sich auf andere Schaltungen ähnlicher Art leicht übertragen.