DE474813C - Electrical relay arrangement for the detection of weak alternating currents - Google Patents

Description

Elektrische Relaisanordnung zum Nachweis schwacher Wechselströme Zum Nachweis schwacher Wechselströme verwendete man bisher hochempfindliche Instrumente, oder man war gezwungen, durch Elektronenröhren o. dgl. eine Verstärkung der Wechselstromenergie vorzunehmen.Electrical relay arrangement for the detection of weak alternating currents Detection of weak alternating currents, highly sensitive instruments have been used up to now, or one was forced to amplify the alternating current energy by means of electron tubes or the like to undertake.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum Nachweis schwacher Wechselströme einen Kondensator über einen Detektor aufzuladen und diesen dann rhythmisch durch mechanische Kontaktgeber zu entladen. Die Erfindung vermeidet derartige mechanische Kontaktvorrichtungen. Nach der Erfindung wirken eine Gasentladungsstrecke, ein Detektor und ein Kondensator in der Weise zusammen, daß die Wechselstromenergie gewissermaßenaufgespeichert wird, um dann bei Überschreiten eines gewissen Energieniveaus eine kurze Augenblicksleistung hervorzurufen. Diese Wirkung wird mit Hilfe einer Schaltung erreicht, bei der die Wechselströme auf einen Stromkreis übertragen werden, in dem ein Detektor in Reihe mit einem Kondensator liegt und parallel zu dem Kondensator eine Gasentladungsstrecke geschaltet ist, die derart zusammenwirken, daß dieser sich unter der Einwirkung von Wechselströmen auf die Anordnung auflädt und sich bei Erreichung der Zündspannung der Gasentladungsstre@ke über letztere mit einer Stromstärke entlädt, die ein Mehrfaches der Aufladestromstärke beträgt. Das Eintreten der bei diesem Vorgange die Gasstrecke durchfließenden Entladung kann unmittelbar als deutlich erkennbare Leuchterscheinung oder mittelbar, z. B. unter Zwischenschaltung eines Relais, durch eine beliebige Signal- oder Auslösevorrichtung wirksam werden.It has already been proposed to detect weak alternating currents to charge a capacitor via a detector and then rhythmically through it mechanical contactor to discharge. The invention avoids such mechanical ones Contact devices. According to the invention, a gas discharge path, a detector, acts and a capacitor together in such a way that the alternating current energy is effectively stored then, when a certain energy level is exceeded, a brief momentary output to evoke. This effect is achieved with the help of a circuit in which the Alternating currents are transmitted on a circuit in which a detector is in series with a capacitor and a gas discharge path parallel to the capacitor is connected, which cooperate in such a way that this is under the action of alternating currents on the arrangement and when the ignition voltage is reached the Gasentladungsstre @ ke discharges through the latter with an amperage that is several times higher the charging current is. The occurrence of the gas line in this process The discharge flowing through can be seen as a clearly recognizable luminous phenomenon or indirectly, e.g. B. with the interposition of a relay, by any Signal or trigger device become effective.

Als Detektor kann bei den erfindungsgemäßen Schaltungen jede Einrichtung zur Verwendung gelangen, dem entweder eine Gleichrichterwirkung eigen ist, oder die unter der Einwirkung von Wechselströmen ihren Widerderstand ändert. Als Gasentladungsstrecken haben sich Glimmstrecken bewährt, da bei ihnen, insbesondere bei Edelgasfüllung, die Entladung bei einer verhältnismäßig tiefliegenden, scharf definierten Spannung einsetzt.Any device can be used as a detector in the circuits according to the invention come to use, which either has a rectifying effect, or which changes its resistance under the influence of alternating currents. As gas discharge paths glow gaps have proven their worth because they, especially when filled with inert gas, the discharge at a relatively low-lying, sharply defined voltage begins.

.Nach R i g h i kann man die Spannungsempfindlichkeit einer Glimmröhre dadurch wesentlich erhöhen, daß man an sie eine Vorspannung legt. Gemäß der Erfindung wird bei der neuen Anordnung zur Erhöhung ihrer Ansprechempfindlichkeit und ihrer Ansprechgeschwindig_ keit in analoger Weise an die Elektrode der Gasentladungsstrecke eine Hilfsspannung gelegt, so daß nur geringe Zusatzamplituden erforderlich sind, um die Spannung über den Schwellenwert der Zündspannung zu heben. Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Detektors in Verbindung mit einem Kondensator gelingt es hierbei, mit ganz wesentlich niedrigeren Zusatzspannungen auszukommen, als wenn die nachzuweisenden Wechselströme direkt der Hilfsspannung überlagert würden. Eine zweite Maßnahme, die für Lichtbogenrelais bereits von Wein -t ra u b angegeben worden ist, gestattet ebenfalls die Ansprechgeschwindigkeit zu erhöhen, da sie in Verbindung mit der neuen Schaltung erlaubt, mit sehr geringen Entladungsenergien seitens des besagten Kondensators auszukommen. Die Weintraubsche Maßnahme besteht darin, daß man die Leistung der Entladung lediglich zur Zündung einer zweiten Entladung verwendet, die ihre Energie einer Hilfsspannungsquelle entnimmt..According to R i g h i one can determine the voltage sensitivity of a glow tube increase significantly by placing a bias on them. According to the invention is in the new arrangement to increase their sensitivity and their Response speed in an analogous manner to the electrode of the gas discharge path an auxiliary voltage is applied so that only small additional amplitudes are required, to raise the voltage above the ignition voltage threshold. By the invention Using the detector in conjunction with a capacitor makes it possible to get by with much lower additional voltages than if the one to be verified Alternating currents superimposed directly on the auxiliary voltage would. One second measure, which has already been specified by Wein -t ra u b for arc relays is also allowed to increase the speed of response since it is in connection allowed with the new circuit, with very low discharge energies on the part of the said capacitor. The Weintraubsche measure consists in that the power of the discharge is only used to ignite a second discharge, which takes its energy from an auxiliary voltage source.

Die Wirkungsweise der Erfindung sei grundlegend an den Abbildungen erläutert. In Abb. i ist i eine Gasentladuagsstrecke, welche parallel zu dem Kondensator 2 liegt. 3 ist ein Gleichrichter (Detektor), ¢ eine Kopplungseinrichtung, 5 ein Telephon und 6 eine Drossel. Wird durch die Kopplungseinrichtung q., welche also als Wechselstromquelle dient, auf den Detektorkreis 2, 3 eine Wechselspannung übertragen, so steigt infolge der Wirkung des Gleichrichters 3 die statistische Ladung der Kapazität -9 langsam an. Hat die Aufladung die für die Zündung der Gasstrecke i notwendige Spannungsschwelle erreicht, so setzt in dieser die Glimmentladung -ein, und die aufgespeicherte Energie des Kondensators entlädt sich mit einer Stromstärke, die .ein Vielfaches von derjenigen des aufgeprägten Wechselstromes beträgt,. welcher zur Aufladung des Kondensators führte. Der Entladungsstromstoß kann in dem Telephon 5 wahrgenommen werden. Die Drossel 6 schützt die Entladungsstrecke i vor Wechselströmen und verhindert dadurch ein vorzeitiges Zünden.The mode of operation of the invention is fundamentally based on the figures explained. In Fig. I i is a gas discharge path which is parallel to the capacitor 2 lies. 3 is a rectifier (detector), ¢ a coupling device, 5 a Telephone and 6 a throttle. Is by the coupling device q., Which so serves as an alternating current source, transmit an alternating voltage to the detector circuit 2, 3, as a result of the action of the rectifier 3, the statistical charge on the capacitance increases -9 slowly on. Does the charge have what it takes to ignite the gas train i When the voltage threshold is reached, the glow discharge begins in this, and the The energy stored in the capacitor is discharged with a current that . is a multiple of that of the applied alternating current ,. which led to the charging of the capacitor. The surge discharge current can occur in the telephone 5 can be perceived. The choke 6 protects the discharge path i from alternating currents and thereby prevents premature ignition.

Da schwache Wechselstromenergien praktisch selten die zur Betätigung einer Gasentladung notwendigen Spannungsamplituden aufweisen, ist in dem Schaltungsbeispiel nach Abb. 2 rüber das Potentiometer 7 an die Gasentladungsstrecke i eine Hilfsspannung gelegt, die etwas niedriger als deren Zündspannung bemessen ist. In diesem Falle genügen sehr kleine Wechselstromenergien, um die zur Zündung der Entladungsstrecke erforderliche Zusatzaufladung in den Kondensator 2 zu liefern.Since weak alternating current energies are practically seldom required to operate have voltage amplitudes necessary for a gas discharge is shown in the circuit example according to Fig. 2 over the potentiometer 7 to the gas discharge path i an auxiliary voltage placed, which is rated slightly lower than their ignition voltage. In this case Very small alternating current energies are sufficient to ignite the discharge path necessary additional charge in the capacitor 2 to deliver.

Es hat sich gezeigt, daß es besonders zweckmäßig ist, :als Detektor eine Glühkathodenröhre zu verwenden, da diese auch bei hohen Spannungen eine vollkommene Gleichrichterwirkung hat. Ist die Röhre mit Steuerelektrode ausgerüstet, so wird diese der Wechselstromeinwirkung ausgesetzt. Bei passend gewählter Gittervorspannung kann auf solche Weise der beschriebene Vorgang in hohem Maße verstärkt werden. Die Röhre stellt dann einen Detektor dar, dessen Detektorwirkung in einer Änderung der Leitfähigkeit besteht. Bei derartigen Detektoren muß die bereits im Ruhezustand bestehende Leitfähigkeit kompensiert werden, was beispielsweise durch einen Ohmschen Widerstand parallel zur Entladungsstrecke :erfolgen kann. Man muß in diesem Falle die Hilfsspannung am Potentiometer 7 gegebenenfalls höher wählen als das Zündpotential der Entladungsstrecke, da sich an dieser nicht mehr der volle Spannungsabfall einstellt.It has been shown to be particularly useful: As a detector To use a hot cathode tube, as this is a perfect one even at high voltages Has a rectifying effect. If the tube is equipped with a control electrode, then these exposed to the action of alternating current. With a suitably selected grid pretension In this way, the process described can be intensified to a great extent. the The tube then represents a detector, the detector effect of which is a change in the Conductivity exists. In the case of such detectors, the must already be in the idle state existing conductivity can be compensated, for example by an ohmic Resistance parallel to the discharge path: can take place. In this case you have to If necessary, select the auxiliary voltage at the potentiometer 7 to be higher than the ignition potential the discharge path, as the full voltage drop is no longer present at this point.

Ein Schaltungsbeispiel dieser Art zeigt Abb.3. Es ist 3 die Glühkathodenröhre, deren Gitter über die Kopplung ¢ beeinflußt wird. 9 ist der Kompensationswiderstand.A circuit example of this type is shown in Fig.3. It's 3 the hot cathode tube, whose lattice is influenced by the coupling ¢. 9 is the compensation resistor.

Die Abb.2 und 3 unterscheiden sich, um die beiden grundsätzlichen Möglichkeiten aufzuzeigen, durch die Lage der Spannungsquelle 7 bzw. B. Während in Schaltung nach Abb. 2 der Kondensator 2 über den Detektor 3 aufgeladen und durch die parallel liegende Gasentladungsstrecke entladen wird, liegt in Abb. 3 die Detektorröhre 3 parallel zum Kondensator 2 und wirkt infolgedessen derart, daß sie die Spannung am Kondensator 2 im Betrieb erniedrigt. Diese Spannungserniedrigung geht so lange vor sich, bis das Gegenpotential, welches der Kondensator 2 der Batterie 8 entgegensetzt, so weit sinkt, daß das an der Entladungsstrecke i liegende Potential zu deren Zündung und damit zur erfindungsgemäßen Wechselstromanzeige führt. Dabei lädt sich der Kondensator über die Gasstrecke i erneut auf, um wiederum bei Wechselstromeinwirkung auf die Detektorröhre 3 über diese seine Gegenspannung zu verlieren. Der Vorgang ist also bei der Schaltung nach Abb. 3 in gewisser Beziehung dem der nach Abb.2 entgegengesetzt.The fig. 2 and 3 differ by the two fundamental ones Show possibilities through the location of the voltage source 7 or B. During In the circuit according to Fig. 2, the capacitor 2 is charged via the detector 3 and through the parallel gas discharge path is discharged, the detector tube is in Fig. 3 3 in parallel with capacitor 2 and consequently acts in such a way that it reduces the voltage decreased at capacitor 2 during operation. This lowering of voltage goes on for so long in front of you until the counter potential that the capacitor 2 opposes the battery 8, drops so far that the potential on the discharge path i to ignite it and thus leads to the alternating current display according to the invention. The capacitor charges in the process via the gas line i again to turn on the Detector tube 3 to lose its counter voltage via this. So the process is in the circuit according to Fig. 3 in a certain respect opposite to that of Fig. 2.

Die Leistungsfähigkeit der beschriebenen Vorrichtung, insbesondere die Geschwindigkeit der Betätigung (Telegraphiergeschwindigkeit) lä.ßt sich nach der Erfindung dadurch erhöhen, daß man der Entladung von einem Hilfsstromkreis aus Energie zuführt. Wie bereits ausgeführt, kann dies z. B. in -der Weise erfolgen, daß durch die erfindungsgemäß ausgelöste Entladung eine zweite Gasentladung :eingeleitet wird, die von einer gesonderten Stromquelle gespeist wird. Man verwendet dazu in an sich bekannter Weise ein Entladungsgefäß mit Hilfselektrode. Hierbei braucht man nur das Potential der Hilfselektrode in -der erfindungsgemäßen Weise zu beeinflussen, wodurch dann die Entladung zwischen den Hauptelektroden ausgelöst wird. Die erfindungsgemäß vorgesehene Kapazität, welche in diesem Falle mit der Hilfselektrode verbunden ist, kann relativ klein sein, da sie lediglich ausreichen muß, um eine sichere Einleitung der Hauptentladung zu gewährleisten. Der Versuch zeigt, daß hierfür bei geeigneter Anordnung so geringe Kapazitäten genügen, daß die Aufladung in Zeiten erfolgt, welche praktisch zu vernachlässigen sind.The performance of the device described, in particular the speed of actuation (telegraph speed) decreases the invention by increasing the discharge from an auxiliary circuit Supplies energy. As already stated, this can be, for. B. take place in the manner that a second gas discharge: initiated by the discharge triggered according to the invention which is fed by a separate power source. One uses for this in a discharge vessel with an auxiliary electrode in a manner known per se. Here needs one can only influence the potential of the auxiliary electrode in the manner according to the invention, which then triggers the discharge between the main electrodes. According to the invention intended capacitance, which in this case is connected to the auxiliary electrode, can be relatively small, as it only has to be sufficient for a safe initiation to ensure the main discharge. The experiment shows that suitable for this Arrangement so low capacities enough that charging at times takes place, which are practically negligible.

Ein Schaltungsbeispiel, das eine in dieser Weise angeordnete Empfangsanlage für elektrische Wellen darstellt, gibt Abb. q. wieder. Die Antenne i o überträgt ihre verstärkte oder unverstärkte Empfangsenergie auf den Detektorkreis 2, 3. Die Spannung an der Kapazität 2 und damit an der Hilfselektrode i i der Entladungsröhre i steigt bis zu dem Zusatzwert an, der das an der Hilfselektrodenstrecke 11-13 liegende Potential über den Zündwert hebt. Durch die eintretende Hilfsentladung wird die Hauptentladung zwischen den Elektroden i a und- 13 ausgelöst, welche ihren Strom der Hilfsspannungsquelle 7 entnimmt. Die Stärke des zwischen i a und 13 ausgelösten Entladungsstromes beträgt ein Vielfaches der Empfangsstromstärke. Um die einmal eingeleitete Hauptentladung wieder zum Verlöschen zu bringen, ist leine Hittorfsche Selbstunterbrecherschaltung ,vorgesehen, die aus dem Vorschaltwiderstand 14 und dem Parallelkondensator 15 besteht. Eine Erregung der Antenne io ruft auf diese Weise eine periodische Auslösung der Entladung im Rohr i hervor. In dieser Form ist die Vorrichtung zum Empfang von Radiosignalen, für drahtlosen Anruf und Alarm o. d@gl. geeignet.An example circuit showing a receiving system arranged in this way for electric waves, Fig. q gives. again. The antenna i o transmits their amplified or unamplified received energy on the detector circuit 2, 3. The Voltage at the capacitance 2 and thus at the auxiliary electrode i i of the discharge tube i rises up to the additional value, which is that at the auxiliary electrode path 11-13 Potential raises above the ignition value. The occurring auxiliary discharge is the Main discharge between the electrodes i a and 13 triggered, which their current the auxiliary voltage source 7 takes. The strength of the triggered between i a and 13 Discharge current is a multiple of the received current strength. To that once To extinguish the initiated main discharge is no longer Hittorfsche's task Self-breaker circuit, provided, which consists of the ballast resistor 14 and the parallel capacitor 15 consists. An excitation of the antenna io calls upon this Show a periodic triggering of the discharge in tube i. In this form is the device for receiving radio signals, wireless calls and alarms o. d @ gl. suitable.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Anordnungen besteht darin, d@aß mit ihrer Hilfe Jn einfacher Weise äußerst geringe Wechselstromenergien nachgewiesen bzw. sogar zu groben Auslösungen verwendet werden können.The main advantage of the arrangements according to the invention is that With their help, d @ ate detected extremely low alternating current energies in a simple manner or even too coarse releases can be used.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. PATENT CLAIMS: i. Elektrische Relaisanordnung zum Nachweis schwacher Wechselströme, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselströme auf einen Stromkreis übertragen werden, in dem ein Detektor (z. B. eine Glühkathodenröhre) in Reihe mit einem Kondensator liegt und parallel zu dem Kondensator eine Gasentladungsstrecke geschaltet ist, die derart zusammenwirken, daßdieser sich unter der Einwirkung von Wechselströmen auf die Anordnung auflädt und sich bei Erreichung der Zündspannung der Gasentladungsstrecke über letztere mit einer Stromstärke entlädt, die ein Mehrfaches der Aufladestromstärke beträgt. z. 'Elektrische Relaisanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichriet, daß an die Gasentladungsstrecke eine solche Vorspannung gelegt ist, daß die Kondensatorspannung zur Erreichung der Zündspannung der Gasstrecke nur um eine geringe Zusatzspannung zu erhöhen ist. Electrical relay arrangement for the detection of weak Alternating currents, characterized in that the alternating currents are applied to a circuit in which a detector (e.g. a hot cathode tube) is in series with a capacitor and a gas discharge path parallel to the capacitor is connected, which cooperate in such a way that this is under the action of Alternating currents are charged to the arrangement and when the ignition voltage is reached the gas discharge path discharges over the latter with an amperage that is several times higher the charging current is. z. 'Electrical relay arrangement according to claim i, characterized in that such a bias is applied to the gas discharge path is placed that the capacitor voltage to achieve the ignition voltage of the gas train just to increase a little additional tension. 3. Abänderung der Relaisanordnung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselströme auf einen Stromkreis übertragen werden, in dem ein Detektor parallel zu einem Kondensator liegt und dieser Kondensator gemeinsam mit einer in Reihe geschalteten Gasentladungsstrecke an eine Vorspannung gelegt ist, so daß durch die Einwirkung von Wechselstromenergie auf den Detektor die Spannung am Kondensator erniedrigt und infolgedessen die an der Gasentladungsstrecke liegende Teilspannung erhöht wird, bis sich nach Erreichung-.-d:er Zündspannung der Kondensator über die Gasstrecke mit einem Stromstoß wieder auflädt, dessen Stärke ein -Mehrfaches der vorher wirksamen Entladungsstromstärke beträgt. q.. Elektrische Relaisanordnung nach Anspruch. i oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungsröhre mit einer an eine Hilfsspannungsquelle gelegten Zusatzelektrode versehen ist, deren Entladung durch die erste Entladung gezündet wird.3. Modification of the relay arrangement according to claims i and z, characterized in that the alternating currents are applied to a circuit be transmitted, in which a detector is parallel to a capacitor and this Capacitor together with a gas discharge path connected in series to a Bias is placed so that by the action of alternating current energy on the detector lowers the voltage across the capacitor and consequently that across the Partial voltage lying in the gas discharge path is increased until after reaching -.- d: er The ignition voltage recharges the capacitor via the gas line with a current surge, the strength of which is a multiple of the previously effective discharge current strength. q .. Electrical relay arrangement according to claim. i or the following, characterized that the gas discharge tube with an additional electrode connected to an auxiliary voltage source is provided, the discharge of which is ignited by the first discharge.