CH237030A - Elektrisches Quotientenmessgerät. - Google Patents

Description

  



  Elektrisches   Quotientenmessgerät.   



     Elektrische Quotientenmessgeräte    werden in der Regel   a. ls Kreuzspul-oder. Kreuzfeld-    instrumente gebaut, wobei zwei sich unter einem mehr oder weniger grossen Winkel kreuzende Spulen, die von je einem der   bei-    den Ströme durchflossen werden, deren Quotient gemessen werden soll, in einem Magnetfeld drehbar angeordnet sind. Infolgedessen müssen die Strome den Spulen über   beweg-    liche Zuleitungen zugeführt werden. Dies ist aber bei   Quotientenmessgeräten    besonders deshalb störend, weil das nicht zu vermeidende mechanische   Riehtmoment    der   Zuführungs-    federn oder-bänder störend in die Messung eingeht.

   Bei elektrostatischen oder Dreheisen-Quotientenmessgeräten sind zwar keine beweglichen Zuleitungen erforderlich, jedoch sind solche Messgeräte nur beschränkt anwendbar. Ebenso wenig praktisehe   Bedeu-    tung haben   sogenannte Proportionalitäts-      galvanometer    erlangt, bei denen eine Magnetnadel im Felde zweier   gegeneinandergeneig-    ter Spulen drehbar gelagert ist.



   Dagegen erhält man ein elektrisches Quotientenmessgerät mit einem unter dem Einfluss mindestens zweier   gegeneinandergeneig-    ter Feldspulen drehbar gelagerten Dauermagneten, das ebenso allgemein anwendbar ist wie die bisher üblichen   : Kreuzspul-oder      Ereuzfeldinstrumente    und diesen gegenüber den Vorzug aufweist, dass keine beweglichen Zuleitungen erforderlich sind, gemäss der Erfindung dadurch, dass ein scheibenförmiger Dauermagnet von zwei Feldspulen derart umgeben ist, dass die Drehachse des Dauermagneten parallel zu den Spulenflächen liegt und die Feldspulen von einem konzentrisch zur Drehachse des Dauermagneten angeordneten   Weicheisenring    umgeben sind.

   Dadurch wird einerseits das Einstellmoment erhöht und anderseits das Messwerk gegen äussere magnetische Fremdfelder abgeschirmt.



   In der Zeichnung sind in den Fig.   1    und 2 zwei Ausführungsbeispiele von Quotientenmessgeräten gemäss der Erfindung in Schaltbildern dargestellt, während die Fig. 3 und 4 in zwei. Ansichten, teilweise im Schnitt, ein Messgerät zeigen, das sowohl in der durch Fig. l als aueh in der durch Fig. 2    erhilller-    ten Schaltung benutzt werden kann.



   In Fig. l sind zwei Feldspulen   1    und   2    unter einem kleinen Winkel ? gegeneinandergeneigt angeordnet und so an die mit +   und-bezeichneten Klemmen    3 und 4 einer Stromquelle angeschlossen, dass jede Spule von einem Zweigstrom il bezw. i   durchflos-    sen wird. Dabei ist in den Zweigstrom i2 ein temperaturunempfindlicher Widerstand 5 und in den Zweigstrom i1 au¯er einem tempera   turune. mpfindlichen Widerstand G ein tem- peraturempfindlicher Widerstand 7 ein- gesehaltet.   



   Sind die Widerstände in den beiden Stromzweigen gleich gro¯, so da¯ i1 = i2 ist. so sind unter der Voraussetzung    gleieher    Spulen auch die   durch entsprechende Vek-    toren ?1 und ?2 dargestellten Magnetfelder gleich gro¯ und gegeneinander um einen Winkel von 180¯ -?versetzt. Es entsteht dann ein resultierendes Feld   (1).    dessen Richtung den Neigungswinkel ? der spulen halbiert.

   In die Richtung dieses resultierenden Feldes kann sich nun ein   seheibenftirmioer    Dauermagnet 8 einstellen, der zwischen den Spulen   1    und   2 so gelagert Ist. dass seine    durch die   Seheibenmitte    gehende Drehachse parallel ru den   Spulenflächen    liegt.   I) ie    Seheibenform   des Magneten erhöht die Sta-      bilität    der Einstellung.



   Wenn nun die Temperatur   z.      B.    abnimmt. so dass der Widerstand 7 ebenfalls abnimmt. so WÏchst der Strom i1 an und damit auch das entsprechende Feld. z. B. auf ?'1, wÏhrend der Strom i. als   Richtstrom im wesent-    lichen   ungeändert bleibt. Infolgedessen bil-    det sich ein resultierendes Feld ?', das gegen das Feld   (1)    z. B. um 45¯ gedreht ist. Steigt die Temperatur anderseits an. so wird der Strom il und ebenso das betreffende Feld   lvleiner.    z. B. gleich ?"1. so dass sich ein resultierendes Feld   "ergibt,    das   z.    B. um 45¯ nach der andern Richtung gegen ber ? gedreht ist.

   Entsprechend wird sich auch der drehbare Dauermagnet 8 aus der   gezeichne-    ten Mittellage in die eine oder andere Rieh  tung    drehen. Dabei wird die   Quotienten-    empfindlichkeit nm so grösser, je kleiner der Winke] ? gewählt wird.



     Fig. 2 zeigt    eine schematische Darstellung eines Quotientenme¯gerÏtes gemϯ der Erfindung zum   Alessen    einer Temperatur mittels eines Widerstandsthermometers. Dabei werden die beiden   Messspulen      I    und 2 von dem Diagonalstrom einer Brückenschaltung durchflossen, die an die mit + und - bezeichneten Klemmen 3 bezw. 4 einer Stromquelle angeschlossen sind.

   Die   Brückenschal-      t. ung enthält in    dem von einem Strom   i      durchflossenen    Stromzweige zwei tempera  turunempfindliche Widerstände    5 und 5'und in dem andern, von einem Strom   il      durch-    flossenen   Stromzweige einen temperatur-    unempfindlichen Widerstand 6 und einen   temperaturcmpfindlichen    Widerstand   7.    Vor der   Verzweigung durchfliesst    der Speisestrom i = i1 + i2 eine die Messspulen   1    und 2 im wesentlichen senkrecht kreuzende Riehtspule 21, die in Fig. 1 im Sehnitt dargestellt ist.



     Die Richtspule könnte    aber auch unmittelbar an die Klemmen 3 und 4 der   Speisestrom-      quelle angeschlossen    sein.



   Wenn die Widerstände in den Brüekenzweigen   gleich gross sind. so verschwindet    der   Diagonalstrom, und der zwischen    den   AIess-    spulen   I    und   2 drehbar gelagerte, schema-      tiseh    in   Stabform gezeichnete, In Wirklich-    keit scheibenf¯rmige Dauermagnet 8 stellt sich unter dem Einfluss des   Feldes 01 der      Richtspule in die gezeichnete Mittellage    ein.



  ¯ndert sich nun die Temperatur, so tritt ein Diagonalstrom auf. der z. B. in Richtung der    eingezeichneten Pfeile die Me¯spulen 1 und 2 ?    durchfliesst und ein Feld + ?M erzeugt, das senkrecht zu ?R gerichtet ist. Es entsteht somit ein resultierendes Feld   (. P',    das unter 45¯ gegen ?R geneigt ist, vorausgesetzt, dass die   Ampcrewindungen der beiden Messspulen    1 und 2 gleich den Amperewindungen der   Richtspule 21 sind. Ändert sich    die Temperatur in umgekehrtem Sinne um den glechen Betrag, so kehrt sich die Richtung des Feldes der   Messspulen    um, und es entsteht ein resultierendes Feld   0",    das in der entgegengesetzten Richtung um   45  gegen diR geneigt    ist.

   Der Dauermagnet 8 wird sich also stets in die Richtung des resultierenden Feldes einstellen, so daB ein mit ihm verbundener Zeiger zur Temperaturanzeige benutzt werden kann.



     Fig. 3    ist eine Ansicht in Richtung der Drehachse des   Messwerkes    und Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie   A-B.   



   Zum Tragen der Spulen 1 und 2 dient ein Spritzmetallkörper   9,    der die aus der   Zeichnungeersichtliehe    Form hat. Er trägt unten einen Ansatz 10 zur Aufnahme einer Lagerschraube 11 für die den Dauermagneten 8 tragende Messwerkwelle 12 und ist oberhalb dieses Ansatzes mit einem zwischen den Spulen   1    und   2    liegenden Schlitz versehen zum seitlichen Einführen der   Mess-    werkwelle. Im obern Teil ist an dem   Trag-    körper 9 ein übergreifender Ansatz 13 f r die zweite   Ija. gerschraube    14 vorgesehen, der die aus Fig. 3 ersichtliche Form hat und mit zwei seitlichen Streben 15, 16 zum   Be-    festigen einer Skalenplatte 17 versehen ist.



  Im übrigen ist der   Tragkorper    9 so gestaltet, dass die Feldspulen   1    und 2 von je einer Seite übergeschoben werden können. Auf der Welle 12 ist ein Zeiger 18 befestigt, der über der Skalenplatte 17 zwischen zwei Anschlägen 19 und 20 spielt.



   Dabei können die Spulen 1 und 2 entweder nach Fig.   1    oder nach Fig. 2 geschaltet werden.   AuBerdem    ist der   Tragkör-    per 9 so ausgebildet, dass er auch die Richtspule 21 aufnehmen kann, die die beiden   Messspulen      1    und 2 umfa¯t und im wesentlichen rechtwinklig kreuzt. Dabei ist die   Richtspule    auf der mit dem   Einführungs-    schlitz für die   Messwerkwelle    12 versehenen rechten Seite des Spulenträgers 9 angeordnet, während der obere Lageransatz 13 von der andern, linken Seite her  bergreift.

   Dies hat den Vorteil, daB die   Richts. pule    21 auf einen entsprechenden Ansatz des Tragkörpers von der rechten Seite her aufgeschoben werden kann.   AuBerdem    ist auf den Tragkörper 9 in axialer Richtung konzentrisch zur Drehachse des Dauermagneten 8 ein die Spulen umgebender Weicheisenring 22 aufgeschoben.



   Wenn die Schaltung nach Fig.   1    gewählt wird, müssen die Spulen   1    und 2 unter einem kleinen Winkel   8,    z. B.   6 ,      gegeneinander-    geneigt sein. In diesem Falle ist die Richtspule 21 entbehrlich. Dagegen können die Messspulen 1 und 2 bei Verwendung der Schaltung nach Fig. 2 auch einander parallel liegen. Es ist jedoch auch in diesem Falle vorteilhaft, sie unter einem kleinen Winkel geneigt anzuordnen, weil man   dadurch bau-    liche Vorteile bez glich der Anbringung des zum seitlichen Einführen der   Messwerkwelle      12    bestimmten Schlitzes gewinnt.



   Ein in der beschriebenen Weise   gebautes    Messgerät kann gegebenenfalls auch zum Messen von   elektrischen Gleichströmen    oder   -spannungen an    Stelle eines   Drehspulinstru-    mentes benutzt werden. In diesem Falle werden die beiden Feldspulen   1    und 2 vorzugsweise so von dem Messstrom durchflossen, dass ihre Magnetfelder in gleicher Richtung wirken, während   das Richtmoment    von einer Spiralfeder erzeugt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Elektrisches Quotientenmessgerät mit einem unter dem Einfluss mindestens zweier gegen einandergeneigter Stromspulen drehbar gelagerten'Dauermagneten, dadurch gekennzeichnet, dass ein scheibenförmiger Dauermagnet von zwei Feldspulen derart umgeben ist, dass die Drehachse des Dauermagneten parallel zu den Spulenflächen liegt und die Feldspulen von einem konzentriseh zur Drehachse des Dauermagneten angeordneten Weicheisenring umgeben.

   UNTERANSPRUCHE : 1. Me¯gerÏt nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei um einen Winkel (b) gegeneinandergeneigte Feldspulen (1., 2) vorgesehen sind, die von je einem der beiden Ströme, deren Quotient gemessen werden soll, derart durchflossen werden, dass die Felder der beiden Spulen einander entgegen- wirken.

   2. Messgerät nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Spritzmetall bestehender TrÏger (9) für die Spulen zugleich als Lagerkorper für den Dauermagneten (8) ausgebildet ist.

   3. AIessgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbare Dauermagnet (8) unter dem Einfluss von zwei zu beiden Seiten der ihn tragenden Messwerkwelle (12) angeordneten Messspulen (1, 2) sowie von einer diese annähernd rechtwinklig kreuzenden Richtspule (21) steht und die Alessspulen so geschaltet sind. dass ihre Felder sich summieren.

   4. ZIessgerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Riehtspule (21) die Me¯spulen (1, 2) umfa¯t.

   5. Messgerät nach Unteransprueh 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Meus- spulen (1, 2) von dem Diagonalstrom einer Brüekenschaltung durchflossen werden und die Richtspule (21) an die Stromquelle der Brückenschaltung angeschlossen ist.

   6. Messgerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da¯ die beiden Messspulen (1, 2) um einen kleinen Winkel (8) gegeneinandergeneigt sind.

   7. Messgerät nach Unteransprueh 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (9) mit einer schlitzförmigen Ausnehmung zwischen den beiden Messspulen (1, 2) zum Einführen der den Dauermagneten (8) tra genden Messwerkwelle (12) versehen ist.

   8. Messgerät nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da¯ die Richtspule (21) auf der mit dem Einführungsschlitz f r die Messwerkwelle (12) versehenen Seite des Spulenträgers (9) angeordnet und dieser mit einem von der andern Seite her iibergreifen- den Ansatz (13) zum Lagern der Messwerk- welle versehen ist.