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Direkt anzeigender elektrischer Frequenzmesser
Die Erfindung befaßt
sich mit einem direkt anzeigenden Frequenzmesser, bei dem die Ladung und Entladung
eines Kondensators, die durch eine Röhre herbeigeführt werden kann, zur Messung
verwendet wird.
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Bei direkt anzeigenden Frequenzmessern werden üblicherweise zwei
Entladungsröhren durch die Halbwellen der zu messenden Frequenz abwechselnd geöffnet
und geschlossen ~ und dadurch ein Kondensator geladen und entladen, wobei der Mittelwert
des Lade- und Entladestromes zur Anzeige gelangt. Es sind solche Anordnungen bekannt,
bei denen die Röhren in Serie mit einer Gleichstromquelle geschaltet sind, und andere,
bei denen sie parallel geschaltet wird. Bei letzteren müssen die Röhren und Kreise
genau abgeglichen sein, um Unsymmetrien zu vermeiden. Bei der Serienschaltung ergeben
sich ähnliche Schwierigkeiten.
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Fig. I zeigt den Stromkreis einer solchen bekannten Anordnung, bei
der die Anschlußklemmen der Meßspannung mit a und b bezeichnet sind. Die Eingangsenergie
wird über einen Transformator T zugeführt, dessen Sekundärseite zwei Wicklungen
besitzt, die über die Potentiometer p1 und p2 mit den Steuergittern der Röhren V1
bzw. V2 verbunden sind. Die Steuergitter sind so angeschlossen,
daß
sie in Gegenphase zueinander arbeiten, so daß die Röhren V1 und V2 nach Art elektrischer
Ventile auf Grund einer Eingangsspannung einen Kondensator C und ein Gleichstrominstrument
D beeinflussen. Die Röhren V1 und V2 liegen in Reihe an einer Gleichspannung Ep
mit den Klemmen p und q.
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Die Vorspannungen der Steuergitter der beiden Röhren sind so gewählt,
daß ein Anodenstrom nur dann fließen kann, wenn die Röhren V1 und V2 infolge der
Wirkung der Eingangsspannung leitend bzw. nicht leitend gemacht werden. Es sei angenommen,
daß in den Röhren V1 und V2 der Strom nur in der Pfeilrichtung fließt; die Röhren
V1 und V0 werden durch die über den Transformator T zugeführten Eingangsspannungen
ej und e9 beeinflußt, und je nach dem positiven oder negativen Vorzeiclien der Spannung
wird in dem einen Fall die Röhre V1 leitend, die Röhre, nicht leitend gemacht, im
anderen Falle erfolgt die Beeinflussung umgekehrt, so daß sich daraus die elektrische
Ventilwirkung ergibt. Wenn die Röhre V nicht leitend wird, wird der Kondensator
C über die Stromquelle Bp auf geladen, und es fließt ein Ladestrom in der Richtung
p, D, C, V2, q. Wenn die Röhre V1 leitend ist, wird sich der Kondensator C über
diese Röhre V1 entladen. Wenn die entsprechende Zahl von Ladungen und Entladungen
in linearer Beziehung zur Frequenz der Eingangsspannung steht, so sind die Lade-
bzw. Entladezahlen und die Frequenz zahlenmäßig gleich, und die Ablenkung des Anzeigeinstrumentes
D zeigt den Mittelwert der Ladeströme und damit auch den Mittelwert der Frequenz
an. Diese bekannte Anordnung hat jedoch, wenn das Anzeigeinstrument direkt in den
Gleichstromkreis, wie in Fig. I angegeben, eingeschaltet ist, den Nachteil, daß
eine einwandfreie Anzeige nur in dem Falle erfolgt, in dem die Bedingung e1 zu et
+ M2 zu e2 = '0 besteht, wenn im wesentlichen gleiche Entladungsröhren Vi und V2
verwendet werden, deren Verstärkungskonstanten gleich M,L bzw. M2 sind, während
die Wechselstromeingangsspannungen an den Steuerelektroden zu e1 und e2 angenommen
werden. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, so fließt nicht nur ein Anodenstrom,
sondern es können auch andere Ströme außer den Lade- und Entladeströmen über die
elektrischen Ventile fließen, und dadurch ändert sich auch die Anzeige, so daß keine
genaue Frequenzanzeige mehr möglich ist.
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Zur Vermeidung dieses Nachteiles wurden bereits Anordnungen vorgeschlagen,
bei denen mit Hilfe besonderer Schaltmittel, z. B. Röhren, eine zusätzliche Sperrung
der Entladungsröhren in der Zeit bewirkt wird, in der kein Lade- bzw. Entladestrom
fließt.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen direkt anzeigenden elektrischen
Frequenzmesser mit zwei durch die Halbwellen der zu messenden Frequenz gitterseitig
abwechselnd geöffneten und geschlossenen Entladungsröhren, deren Entladungsstrecken
in Serie an der Anodengleichspannungsquelle liegen, und einem Kondensator, der zwischen
einem Punkt der Anodenspannungsquelle und dem Verbindungspunkt der Röhren angeschlossen
ist, der ferner durch die Steuerung der Röhren im Rhythmus der zu messenden Frequenz
abwechselnd aufgeladen und entladen wird und dessen Lade- und Entladestrom durch
ein die Meßfrequenz anzeigendes Instrument fließt. Dieses Instrument liegt nun erfindungsgemäß
in Serie mit dem Kondensator zwischen dem Verbindungspunkt der Röhren und der Anodenspannungsquelle.
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Durch diese Anordnung des Meßinstrumentes wird erreicht, daß ein
etwa auftretender Anodengleichstrom oder andere unerwünschte Ströme infolge Unsymmetrie
keinerlei Störungen hervorrufen. Es fließt in jedem Falle über das Instrument nur
der Lade- bzw. Entladestrom des Kondensators, so daß eine zusätzliche Sperrung der
Entladungsröhren mit Hilfe besonderer Schaltelemente nicht notwendig ist. Damit
ist eine einwandfreie Anzeige ohne Mehraufwand an Schaltelementen gegenüber der
in Fig. I dargestellten bekannten Schaltungsanordnung sichergestellt.
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Nachstehend seien an Hand der Zeichnung Ausfiihrungsbeispiele des
Erfindungsgedankens beschrieben. Bei der Anordnung der Fig. 2 ist ein Wechselstrominstrument
A zur Strommessung vorgesehen, das in einem Stromkreis liegt, in dem die Lade- und
Entladeströme eines Kondensators C fließen. Der übrige Aufbau der Anordnung entspricht
dem der Fig. I, d. h., der Ladestrom des Kondensators C fließt in der Richtung p
C, A, F., und der Entladestrom in der Richtung C, Vr, A, so daß sowohl Lade- als
auch Entladestrom über das Anzeigegerät 4 fließen.
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In der Anordnung der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt,
bei dem in für die Frequenzmessung mittels Kondensatorumladung bekannter Weise ein
Anzeigeinstrument D verwendet wird, das als Gleichstrominstrument ausgebildet ist,
und in einen Vollveggleichrichterkreis eingeschaltet ist.
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Durch eine solche Anordnung werden die sich bei Verwendung eines Wechselstrominstrumentes
ergebenden Unannehmlichkeiten vermieden.
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Die Anordnung der Fig. + zeigt eine andere Ausführungsform unter
Verwendung zweier Kondensatoren Ct und C2, die parallel zu den beiden Röhren Fj
und V2 liegen. Durch die beiden Kondensatoren wird eine abwechselnde Ladung und
Entladung herbeigeführt derart, daß immer der Summenstrom der Ladung bzw. Entladung
im Anzeigekreis fließt und sich eine sehr große Empfindlichkeit der ganzen Anordnung
einstellt.
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Wird eine Frequenz f angenommen, so ist bei der Vollweggleichrichtung
die Ablenl<ung proportional der Größe 2-C-Ep-f. Der vorerwähnte Wert ist der
Wert, der sich bei Verwendung eines Kondensators ergibt, während bei der Verwendung
zweier Kondensatoren die Anordnung so getroffen wird, daß sich Lade- und Entladestrom
überlagern, so daß sich im Gleichrichterkreis bei Vollweggleichrichtung eine Anzeige
proportional dem Wert 2 (C1 + C2) SP Bp J f ergibt. Bei der Verwendung zweier Kondensatoren
zeigt die Zeitkonstante der Lade- und Entladekreise keinen Unterschied im
Verhältnis
zur Verwendung eines Kondensators, so daß die Empfindlichkeit vergrößert werden
kann.
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PATENTANSPRÜCEE: I. Direkt anzeigender elektrischer Frequenzmesser
mit zwei durch die Halbwellen der zu messenden Frequenz gitterseitig abwechselnd
geöffneten und geschlossenen Entladungsröhren deren Entladungsstrecken in Serie
an der Anodengleichspannungsquelle liegen, und einem Kondensator, der zwischen einem
Punkt der Anodenspannungsquelle und dem Verbindungspunkt der Röhren angeschlossen
ist, der ferner durch die Steuerung der Röhren im Rhythmus der zu messenden Frequenz
abwechselnd aufgeladen und entladen wird und dessen Lade-und Entladestrom durch
ein die Meßfrequenz anzeigendes Instrument fließt, dadurch gekennzeichnet, daß das
Instrument in Serie mit dem Kondensator zwischen dem Verbindungspunkt der Röhren
und der Anodenspannungsquelle liegt.