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Mit einem Zählwerk versehenes Millivoltmeter
Gegenstand der Erfindung ist ein mit einem Zählwerk versehenes Millivoltmeter mit grossem Messbe- reich, das sich besonders für die Messung von kleinen Spannungen, wie sie z. B. bei Thermoelementen u. dgl. vorkommen, eignet.
Solche niedrige Spannungen werden auf verschiedene Weise gemessen. Zu den einfachsten Geräten gehören Messwerke mit direkter Spannuhgsanzeige auf einer Skala mittels eines Zeigers, z. B. Drehspul- messgeräte od. dgl. Die Nachteile derartiger Messgeräte sind ihr grosser Eigenverbrauch und die sich dar- aus ergebende Tatsache, dass beispielsweise bei der Temperaturmessung mit Thermoelementen oder bei der Messung von Wechselspannungen unter Benützung von speziellen Thermoelementen jedes Thermoele- ment mit dem dazugehörigen Messgerät geeicht werden muss. Bei einer eventuellen Verwechslung der
Messgeräte ergeben sich dann falsche Messwerte.
Zur genaueren Temperaturmessung werden im allgemeinen Kompensationsmessmethoden benutzt, die insbesondere dort Anwendung finden, wo kleine Spannungen ohne Stromverbrauch gemessen werden müssen. Messungen dieser Art sind aber stets sehr zeitraubend, und sie erfordern unbedingt einen qualifizierten Arbeiter. Auch bei diesen Messungen sind Irrtümer möglich und es können leicht Grössenordnungsfehler vorkommen.
Darüber hinaus sind Kompensations-Messeinrichtungen bekannt geworden, bei welchen der Abgleichwiderstand mit Hilfe eines Servomotors eingestellt wird, der von einem als Umschaltrelais ausgebildeten Nullindikator gesteuert wird. Zweckmässigerweise können nach einem andern Vorschlag die Bewegungen des Servomotors zwecks Verwertung im integrierenden Sinne auf ein Zählwerk übertragen werden.
Ausser den bisher beschriebenen Messgeräten stehen noch zahlreiche Röhrenvoltmeter zur Verfügung, die zwar meist den Vorteil eines hohen Innenwiderstandes besitzen, aber auch bei diesen Geräten können die Messbereiche verhältnismässig leicht verwechselt werden, besonders dort, wo die Messwerte an einer Messbereichskala abgelesen werden.
Die eben geschilderten Nachteile der Zeigermessgeräte werden durch Voltmeter mit Spannungsanzeige mit Hilfe eines Zählwerkes beseitigt. Spannungsmesser dieser Bauart sind eingehend in der Zeitschrift Funk-Technik 8 [1957], S. 236 beschrieben. Alle bisher bekannten Geräte dieser Art eignen sich jedoch vorwiegend zur Messung höheier Spannungen, wogegen sie für die Messung niedriger Spannungen in einem grossen Messbereich (z. B. 10- -10 V) im allgemeinen nicht brauchbar sind.
Das erfindungsgemässe Millivoltmeter, das an Stelle einer Skala mit einem Zählwerk ausgerüstet ist, besitzt einen grossen Messbereich und es arbeitet nach dem Prinzip des Gleichstromkompensators. Das Messwerk wird von dem integrierenden Relais-Regler nach der österr. Patentschrift Nr. 204134 gesteuert. Mittels eines Servomotors betätigt dieser Regler ein Potentiometer, dem die Kompensationsspannung entnommen wird. Die Differenz der beiden zu vergleichenden Spannungen wird in an sich bekannter vise von einem mit einer Blende oder mit einem Spiegel ausgerüsteten Galvanometer abgeleitet, dessen Ausschlag aus der Nullstellung eine Änderung in der Beleuchtungsintensität zweier von einer gemeinsamen Lichtquelle beleuchteten Photozellen bewirkt.
Das erfindungsgemässe Millivoltmeter mit Zählwerkanzei- ger arbeitet vollautomatisch. Die Grösse der gemessenen Spannung wird auf dem Zählwerk abgelesen, das mechanisch mit dem obgenannten Servomotor verbunden ist. Das Zählwerk ist mit einem Ordnungszeichen versehen, welches den Messbereich des Gerätes kennzeichnet. Dieses Ordnungszeichen kann entweder von Hand - bei einfacheren Einrichtungen - oder vollautomatisch - bei mehr entwickelten Anord-
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nungen-je nach den gemessenen Messwerten umgeschaltet werden. Infolgedessen kann die Bedienung des
Gerätes und die Ablesung der Messwerte auch von einem unqualifizierten Arbeiter durchgeführt werden.
Gekennzeichnet ist das erfindungsgemässe, mit einem Zählwerk versehene Voltmeter dadurch, dass durch den Strom aus jeder Photozelle je ein Integrationskonderisator eines an sich bekannten Integrations- servoreglers geladen wird, welcher durch den Servomotor in der betreffenden Drehrichtung das erwähnte
Messpotentiometer betätigt, wobei mit dem Schieber dieses Potentiometers ein Zählwerk mechanisch ver- bunden ist.
An Hand der beigefügten Zeichnungen soll der Erfindungsgegenstand nun näher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines einfachen Millivoltmeters mit Zählwerkanzeige. In Fig. 2 ist eine mo- difizierte Anordnung mit Photozelle und Fig. 3 zeigt schliesslich ein Millivoltmeter gemäss der Erfindung mit automatischer Umschaltung der Messbereiche, sowie mit einer Anordnung zur Anzeige positiver wie auch negativer Spannungswerte.
Wie Fig. 1 zeigt, wird die gemessene Spannung Ex, die z. B. bei einer Temperaturmessung einem
Thermoelement entnommen wird, an die Klemmen 1 und 2 gelegt. Der Doppelumschalter 3 dient zur Eichung der Einrichtung, indem er die Anschaltung der Normalspannung En an den Eingang der Messeinrichtung ermöglicht. An die Klemme 1 ist ein Pol des Galvanometers 4 angeschlossen, während die zweite Klemme 2 den Eingang mit dem Spannungsteiler 5 verbindet, der als ein genau geeichtes Potentiometer ausgebildet ist. Das Potentiometer 5 wird von der Stromquelle 6 über den Vorwiderstand 7 und den variablen Widerstand 8 gespeist. Durch die Grösse des Vorwiderstandes 7 wird der Messbereich festgelegt, wogegen der variable Widerstand 8 zur Einstellung des zur Eichung nötigen Stromes dient.
Die Spannungsquelle 6 ist so gepolt, dass die Spannungen Ex und Es in dem Abtastpunkt des Potentiometers 5 im entgegengesetzten Sinne wirken. Der Ausschlag des Galvanometers 4 ist in diesem Falle der Differenz Ex-Es proportional. Die Drehspule 9 des Galvanometers 4 ist mechanisch mit der Blende 10 verbunden, welche zum'Teil die beiden Photozellen 11 und 12 abdeckt. Die Photozellen 11, 12 werden von einer gemeinsamen Glühlampe 13 beleuchtet. Die Grösse der Blende 10 ist so gewählt, dass sie in ihrer Mittelstellung ungefähr die Hälfte jeder Photozelle 11,12 abdeckt. Beide Photozellen sind an die Integrationskondensatoren 14,15 der Regeleinrichtung 16 angeschlossen, u. zw. derart, dass der Anodenstrom der. Photozelle 11 zu dem Kondensator 15 fliesst, während der Kondensator 14 durch den Strom der Photozelle 12 geladen wird.
Die integrierende Relais-Regeleinrichtung 16 sowie ihre Arbeitsweise sind in der österr. Patentschrift Nr. 204134 ausführlich beschrieben. Der Regler 16 betätigt den Servomotor 17, u. zw. in beiden Drehrichtungen. In dem Getriebekasten 18 werden die Umdrehungen des Servomotors 17 in Umdrehungen der Schraube 5A umgesetzt. Dadurch wird der Schieber 5B des Potentiometers 5 nach oben oder nach unten bewegt, je nach dem Sinne der Drehrichtung des Motors 17. Mit dem Getriebekasten 18 ist ein Zählwerk 19 mechanisch gekuppelt, das den Wert der gemessenen Spannung angibt.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung arbeitet wie folgt : Wenn die beiden Spannungen Ex an den Klemmen l, 2 und Es an dem Schieber 5B des Potentiometers 5 übereinstimmen, befindet sich die Blende 10 in der Mittelstellung und die beiden Photozellen 11 und 12 werden von der Lichtquelle 13 gleichmä- ssig beleuchtet. Die von den Photozellen 11,12 an die Kondensatoren 14,15 abgegebenen Ströme sind dann einander gleich und der von dem Regler 16 betätigte Servomotor 17 bleibt in Ruhe. Verändert sich das Verhältnis der gemessenen Spannung Ex und der Kompensationsspannung Es, bewirkt das Galvanometer 4 eine Bewegung der Blende 10 aus der Mittellage heraus, wodurch die Beleuchtung einer Photozelle verstärkt und die der andern geschwächt wird.
Der Strom in der stärker beleuchteten Photozelle nimmt zu, wodurch die Spannung an dem zugeordneten integrierenden Kondensator den Schaltwert eher erreicht als die Spannung in dem zweiten Integrationskreis. Die Regeleinrichtung 16 setzt den Servomotor 17 in Bewegung, der über dem Getriebekasten den Schieber 5B des Potentiometers 5 verschiebt, z. B. mittels der Mikrometerschraube 5A. Der Schieber 5B bewegt sich so lange, bis die Kompensationsspannung Es den Wert der gemessenen Spannung Ex erreicht. Das Zählwerk 19 gibt dann den Wert der gemessenen Spannung an, u. zw. direkt in Volt, Millivolt oder deren dezimalen Brüchen.
Zur Messung sehr kleiner Spannungen wird anstatt des mit der Blende 10 versehenen Galvanometers 4 ein Spiegelgalvanometer mit grösserem Spiegeldurchmesser benützt. Die entsprechende Anordnung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Das optische System 20 konzentriert das Licht der Glühlampe 13 auf den Spiegel 21, der mechanisch mit der Drehspule des Galvanometers verbunden ist und der das Strahlenbündel der Glühlampe auf zwei symmetrisch zur Galvanometerachse befestigten Photozellen reflektiert.
Die Lage der beiden Photozellen ist so gewählt, dass ungefähr eine Hälfte jeder Photozelle belichtet ist.
Im stromlosen Zustand des Galvanometers sind beide Photozellen zur Hälfte gleichmässig beleuchtet. Falls das Strahlenbündel aus der Ruhelage abgelenkt wird, fällt auf eine Photozelle mehr Licht als auf die an-
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dere. Der weitere Aufbau der Messeinrichtung und die Arbeitsweise derselben entsprechen vollkommen der in Fig. 1 dargestellten Anordnung.
Zur vollen Automatisierung des gesamten Messvorganges kann die in Fig. 1 schematisch dargestellte
Anordnung einerseits durch die Einrichtung zur Anzeige der Polarität der gemessenen Spannung, anderseits durch einen automatischen Messbereich-Umschalter ergänzt werden. Jede dieser beiden Ergänzungsein- richtungen kann entweder für sich allein vorhanden sein und unabhängig von der andern benützt werden, oder man kann sie-wie es in Fig. 3 dargestellt ist-kombinieren, je nach den individuellen Bedürfnis- sen des Messvorganges oder nach den konstruktiven Anforderungen an das betreffende Messgerät. Die erfin- dungsgemässe Anordnung eines in Fig. 1 dargestellten Gerätes für vollautomatische Messung ist in Fig. 3 veranschaulicht.
Wie Fig. 3 zeigt, wird die Klemme 2 anstatt an das Ende 23 der Potentiometerwicklung an die An- zapfung 22 angeschlossen. Das Zählwerk 19 ist so eingestellt, dass die Anzeige gerade auf 0000 steht, wenn sich der Schieber 5B gegenüber der Anzapfung 22 befindet. Stimmt die Polarität der Spannung an den Eingangsklemmen mit der der Kompensationsspannung überein, so bewegt sich der Schieber 5B bei der automatischen Kompensation über die Anzapfung 22 gegen das Ende 23 der Potentiometerwicklung. Da- bei stösst der Schieber gegen den Anschlag 26, der über den Umschalter 28 die Umpolung der Spannungs- quelle 6 bewirkt. Der Umschalter 28 ist mechanisch oder elektrisch mit dem Anzeigefeld 29, das die Polarität (plus oder minus) der gemessenen Spannung angibt, verbunden.
Der Anschlag 26 kann den Um- schalter 28 sowohl mechanisch als auch elektrisch mit Hilfe eines Relais betätigen.
In Fig. 3 ist schematisch eine mechanische Betätigung des Umschalters 28 veranschaulicht. Wenn der Schieber 5B gegen den Anschlag 26 stösst, bewirkt die Zugstange 41 eine Auslenkung des Waagehebels 42 (in gezeichneter Pfeilrichtung), wodurch der Daumen 43 eine Drehung des Rades 44 verursacht. Das Rad 44 ist mechanisch mit dem Umschalter 28 und mit dem Anzeigefeld 29 gekuppelt, so dass es bei einer Drehung des Umschalters aus einer Lage in die andere umklappt und das Anzeigefeld 29 ebenfalls umgestellt wird.
Der Messbereich des Gerätes ist durch den Anschlag 27 bestimmt : der sich an dem oberen Ende 24 des Potentiometers 5 befindet. Falls die zu messende Spannung grösser ist als die maximale Kompensationsspannung, stösst der Schieber 5B bei seiner Aufwärtsbewegung gegen den Anschlag 27, dessen Bewegung auf den Umschalter 32 übertragen wird. Durch den sich drehenden Umschalter 32 werden die Vorwiderstände 7A, 7B, 7C nacheinander kurzgeschlossen. Diese Widerstände sind derart ausgelegt, dass, wenn einer nach dem andern kurzgeschlossen wird, die Kompensationsspannung an dem Potentiometer 5 um eine oder mehrere Zehnerpotenzen (10mal, 100mal usw.) steigt. Zugleich wird der Dezimalzeiger 30 des Zählwerkes um eine oder mehrere Stellen nach rechts verschoben.
In Fig. 3 ist diese Umstelleinrichtung schematisch durch die Zahnstange 38 veranschaulicht, die in das Zahnrad 37 eingreift. Das Zahnrad 37 ist mechanisch mit dem Arm des Umschalters 32 sowie mit der drehbaren Scheibe 39 gekuppelt, die mittels eines Seilzuges den Dezimalzeiger 30 am Zählwerk verschiebt. Das Seil ist über die Rolle 40 geführt. Die Schraubenfeder 36 zieht den Zeiger 30 nach rechts, also in Richtung der niedrigen Dezimalstellen. An der gemeinsamen Welle des Zahmades 37, des Umschalters 32 und der Scheibe 39 sitzt auch das Klinkenrad 34, in dessen Zähne die Sperrklinke 35 eingreift. Die Sperrklinke 35 wird von einem Elektromagneten betätigt, dessen Stromkreis einen von dem Hebel 31 betätigten Kontakt enthält. Der Hebel 31 befindet sich in derselben Höhe wie die Anzapfung 22 des Potentiometers 5.
Die eben beschriebene Umschaltvorrichtung arbeitet wie folgt :
Sobald die von dem Potentiometer 5 entnommene Kompensationsspannung Es grösser ist als die zu messende Spannung Ex, bewirkt der Regler 16, dass die Richtung der Regelung umgedreht wird, und der Potentiometerschieber 5B wird in einer solchen Stellung zur Ruhe gebracht, in welcher die Grösse der Kompensationsspannung der zu messenden Spannung entspricht. Solange die Messung in einem bestimmten Messbereich stattfindet, ist der Messbereich-Umschalter 32 in der entsprechenden Lage durch das Klinkenrad 34 gesperrt. In dem Augenblick, in welchem die zu messende Spannung unter den kleinsten Wert des betreffenden Messbereiches sinkt, wird der Schieber 5B bis zur Anzapfung 22 verschoben.
Dabei stösst der Schieber an den Auslösehebel 31, der die Kupplung zwischen der Sperrklinke 35 und dem Rad 34 aufhebt, was entweder elektrisch oder mechanisch geschieht. Nachdem das Rad 34 und somit auch der mit ihm verbundene Umschalter 32 freigemacht wurde, bewirkt der Zug der Feder 36 die Rückkehr des Umschalters 32 in die Ausgangslage.
Das erfindungsgemässe Millivoltmeter mit Zählwerkanzeige kann vorteilhaft durch eine Registrieroder Fernübertragungseinrichtung ergänzt werden. So ist es z. B. möglich, unter Verwendung eines SelsynSenders, der über eine Übersetzungsvorlage mechanisch mit dem Potentiometerschieber 58 gekoppelt ist,
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die zu messende Spannung mit einem Tintenschreiber auf einem Registrierstreifen zu registrieren, dessen Quervorschub von einem Selsyn-Empfänger abgeleitet wird.
Eine andere Methode zur Registrierung der gemessenen Spannungswerte besteht darin, dass die Anzeige des Zählwerkes direkt auf einen Registrierstreifen gedruckt wird, wie dies z. B. bei den Rechenmaschi- nen üblich ist. Der von dem erfindungsgemässen Millivoltmeter festgelegte Spannungswert kann auch unmittelbar dem geprüften Erzeugnis aufgedruckt werden.
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messungen brauchbar, wobei sein bedeutendster Vorteil darin besteht, dass es sogar von einer ungeübten Arbeitskraft bedient werden kann.
Die Messwertanzeige an einem Zählwerk kenntkeinenParallaxefehler, wie er bei den bisher üblichen Zeigergeräten möglich ist, ganz abgesehen davon, dass die Genauigkeit dieser Messgeräte im Vergleich zu den jetzigen Geräten bedeutend höher liegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mit einem Zählwerk versehenes Millivoltmeter mit grossem Messbereich, dessen Arbeitsprinzip auf dem Vergleich der zu messenden Spannung mit einer Kompensationsspannung aus einem durch einen Servomotor automatisch einstellenden Messpotentiometer beruht, wobei zur Anzeige der Differenz dieser beiden Spannungen ein mit einer Blende oder einem Spiegel versehenes Galvanometer vorhanden ist, dessen Ausschlag aus der Nullstellung eine Änderung in der Beleuchtungsintensität zweier von einer gemeinsamen Lichtquelle beleuchteten Photozellen bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Strom aus jeder Photozelle (11,12) je ein Integrationskondensator (14,15) eines an sich bekannten Integrationsservoreglers (16) geladen wird, welcher durch den Servomotor (17) in der betreffenden Drehrichtung das erwähnte Messpotentiometer (5) betätigt,
wobei in an sich bekannter Weise mit dem Schieber (5A) dieses Potentiometers ein Zählwerk (19) mechanisch verbunden ist.
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Millivoltmeter equipped with a counter
The subject matter of the invention is a millivoltmeter provided with a counter with a large measuring range, which is particularly suitable for measuring small voltages, such as those found in e.g. B. with thermocouples u. Like. Occur, is suitable.
Such low voltages are measured in several ways. The simplest devices include measuring mechanisms with a direct voltage display on a scale by means of a pointer, e.g. B. Moving coil measuring devices or the like. The disadvantages of such measuring devices are their high self-consumption and the resulting fact that, for example, when measuring temperature with thermocouples or when measuring AC voltages using special thermocouples, each thermocouple with the associated measuring device must be calibrated. If the
Measuring devices then produce incorrect measured values.
For more precise temperature measurement, compensation measurement methods are generally used, which are used in particular where small voltages must be measured without power consumption. However, measurements of this type are always very time consuming and they absolutely require a skilled worker. Errors are also possible with these measurements and errors of magnitude can easily occur.
In addition, compensation measuring devices have become known in which the balancing resistance is set with the aid of a servo motor which is controlled by a zero indicator designed as a switchover relay. Expediently, according to another proposal, the movements of the servomotor can be transferred to a counter for the purpose of utilization in the integrating sense.
In addition to the measuring devices described so far, there are numerous tube voltmeters available, which usually have the advantage of a high internal resistance, but even with these devices the measuring ranges can be confused relatively easily, especially where the measured values are read on a measuring range scale.
The disadvantages of the pointer measuring devices just described are eliminated by using a voltmeter with a voltage display with the help of a counter. Voltmeters of this type are described in detail in the journal Funk-Technik 8 [1957], p. 236. However, all previously known devices of this type are primarily suitable for measuring higher voltages, whereas they are generally not suitable for measuring lower voltages in a large measuring range (e.g. 10-10 V).
The millivoltmeter according to the invention, which is equipped with a counter instead of a scale, has a large measuring range and it works on the principle of the direct current compensator. The measuring mechanism is controlled by the integrating relay controller according to Austrian patent specification no. 204134. Using a servomotor, this controller operates a potentiometer from which the compensation voltage is taken. The difference between the two voltages to be compared is derived in a manner known per se from a galvanometer equipped with a diaphragm or a mirror, the deflection of which from the zero position causes a change in the illumination intensity of two photocells illuminated by a common light source.
The millivoltmeter according to the invention with counter display works fully automatically. The size of the measured voltage is read on the counter, which is mechanically connected to the aforementioned servomotor. The counter is provided with an order symbol, which indicates the measuring range of the device. This order symbol can be used either by hand - for simpler equipment - or fully automatically - for more developed arrangement
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voltages can be switched depending on the measured values. As a result, the operation of the
Device and the reading of the measured values can also be carried out by an unqualified worker.
The voltmeter according to the invention, provided with a counter, is characterized in that the current from each photocell charges an integration condenser of an integration servo controller known per se, which by the servo motor in the relevant direction of rotation is charged
Measuring potentiometer actuated, with a counter being mechanically connected to the slide of this potentiometer.
The subject of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 shows the circuit diagram of a simple millivoltmeter with counter display. FIG. 2 shows a modified arrangement with a photocell and FIG. 3 finally shows a millivoltmeter according to the invention with automatic switching of the measuring ranges, as well as with an arrangement for displaying positive and negative voltage values.
As Fig. 1 shows, the measured voltage Ex, which z. B. a temperature measurement
Thermocouple is removed, connected to terminals 1 and 2. The double changeover switch 3 is used to calibrate the device by enabling the normal voltage En to be connected to the input of the measuring device. One pole of the galvanometer 4 is connected to terminal 1, while the second terminal 2 connects the input to the voltage divider 5, which is designed as a precisely calibrated potentiometer. The potentiometer 5 is fed from the current source 6 via the series resistor 7 and the variable resistor 8. The measuring range is determined by the size of the series resistor 7, whereas the variable resistor 8 is used to set the current required for calibration.
The voltage source 6 is polarized in such a way that the voltages Ex and Es act in the opposite sense at the sampling point of the potentiometer 5. The deflection of the galvanometer 4 is proportional to the difference Ex-Es in this case. The moving coil 9 of the galvanometer 4 is mechanically connected to the screen 10, which partly covers the two photocells 11 and 12. The photocells 11, 12 are illuminated by a common light bulb 13. The size of the diaphragm 10 is chosen so that it covers approximately half of each photocell 11, 12 in its central position. Both photocells are connected to the integration capacitors 14,15 of the control device 16, u. zw. Such that the anode current of the. Photocell 11 flows to the capacitor 15, while the capacitor 14 is charged by the current of the photocell 12.
The integrating relay control device 16 and its mode of operation are described in detail in Austrian patent specification no. 204134. The controller 16 actuates the servo motor 17, u. betw. in both directions of rotation. In the gear box 18, the revolutions of the servo motor 17 are converted into revolutions of the screw 5A. As a result, the slide 5B of the potentiometer 5 is moved up or down, depending on the direction of rotation of the motor 17. A counter 19 is mechanically coupled to the gear box 18 and indicates the value of the measured voltage.
The device shown in Fig. 1 works as follows: When the two voltages Ex at the terminals 1, 2 and Es at the slide 5B of the potentiometer 5 match, the shutter 10 is in the middle position and the two photocells 11 and 12 are from the light source 13 is evenly illuminated. The currents delivered by the photocells 11, 12 to the capacitors 14, 15 are then equal to one another and the servo motor 17 operated by the controller 16 remains at rest. If the ratio of the measured voltage Ex and the compensation voltage Es changes, the galvanometer 4 causes the diaphragm 10 to move out of the central position, whereby the illumination of one photocell is intensified and that of the other is weakened.
The current in the more strongly illuminated photocell increases, as a result of which the voltage on the associated integrating capacitor reaches the switching value sooner than the voltage in the second integration circuit. The control device 16 sets the servomotor 17 in motion, which moves the slide 5B of the potentiometer 5 via the gear box, e.g. B. by means of the micrometer screw 5A. The slide 5B moves until the compensation voltage Es reaches the value of the measured voltage Ex. The counter 19 then indicates the value of the measured voltage, u. between directly in volts, millivolts or their decimal fractions.
To measure very small voltages, a mirror galvanometer with a larger mirror diameter is used instead of the galvanometer 4 provided with the diaphragm 10. The corresponding arrangement is shown schematically in FIG. The optical system 20 concentrates the light of the incandescent lamp 13 on the mirror 21, which is mechanically connected to the rotating coil of the galvanometer and which reflects the beam of the incandescent lamp onto two photocells attached symmetrically to the galvanometer axis.
The position of the two photocells is chosen so that about half of each photocell is exposed.
When the galvanometer is de-energized, both photocells are half evenly illuminated. If the beam is deflected from the rest position, more light falls on a photocell than on the other.
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dere. The further structure of the measuring device and the mode of operation of the same correspond completely to the arrangement shown in FIG. 1.
For full automation of the entire measuring process, the one shown schematically in FIG. 1 can be used
Arrangement can be supplemented on the one hand by the device for displaying the polarity of the measured voltage, on the other hand by an automatic measuring range switch. Each of these two supplementary devices can either be present on its own and used independently of the other, or they can - as shown in FIG. 3 - be combined, depending on the individual requirements of the measuring process or on the design requirements Requirements for the relevant measuring device. The arrangement according to the invention of a device for fully automatic measurement shown in FIG. 1 is shown in FIG.
As FIG. 3 shows, the terminal 2 is connected to the tap 22 instead of the end 23 of the potentiometer winding. The counter 19 is set so that the display is just at 0000 when the slide 5B is opposite the tap 22. If the polarity of the voltage at the input terminals matches that of the compensation voltage, the slide 5B moves during the automatic compensation via the tap 22 towards the end 23 of the potentiometer winding. In doing so, the slide strikes the stop 26, which effects the polarity reversal of the voltage source 6 via the changeover switch 28. The changeover switch 28 is mechanically or electrically connected to the display panel 29, which indicates the polarity (plus or minus) of the measured voltage.
The stop 26 can actuate the changeover switch 28 both mechanically and electrically with the aid of a relay.
In Fig. 3, a mechanical actuation of the switch 28 is illustrated schematically. When the slide 5B hits the stop 26, the pull rod 41 causes the balance lever 42 to be deflected (in the direction of the arrow shown), as a result of which the thumb 43 causes the wheel 44 to rotate. The wheel 44 is mechanically coupled to the changeover switch 28 and to the display panel 29, so that when the changeover switch is turned it folds over from one position to the other and the display panel 29 is also switched over.
The measuring range of the device is determined by the stop 27: which is located at the upper end 24 of the potentiometer 5. If the voltage to be measured is greater than the maximum compensation voltage, the slide 5B hits the stop 27 during its upward movement, the movement of which is transmitted to the changeover switch 32. The series resistors 7A, 7B, 7C are short-circuited one after the other by the rotating changeover switch 32. These resistors are designed in such a way that, if one after the other is short-circuited, the compensation voltage on the potentiometer 5 increases by one or more powers of ten (10 times, 100 times, etc.). At the same time, the decimal pointer 30 of the counter is shifted one or more places to the right.
In FIG. 3, this changeover device is illustrated schematically by the toothed rack 38 which engages in the toothed wheel 37. The gear 37 is mechanically coupled to the arm of the switch 32 and to the rotatable disk 39, which moves the decimal pointer 30 on the counter by means of a cable. The rope is guided over the roller 40. The coil spring 36 pulls the pointer 30 to the right, that is, in the direction of the lower decimal places. The ratchet wheel 34, in the teeth of which the pawl 35 engages, also sits on the common shaft of the gear wheel 37, the switch 32 and the disk 39. The pawl 35 is operated by an electromagnet, the circuit of which contains a contact operated by the lever 31. The lever 31 is at the same height as the tap 22 of the potentiometer 5.
The switching device just described works as follows:
As soon as the compensation voltage Es taken from the potentiometer 5 is greater than the voltage Ex to be measured, the regulator 16 causes the direction of the regulation to be reversed and the potentiometer slide 5B is brought to rest in a position in which the size of the compensation voltage corresponds to the voltage to be measured. As long as the measurement takes place in a certain measuring range, the measuring range switch 32 is blocked in the corresponding position by the ratchet wheel 34. At the moment at which the voltage to be measured falls below the smallest value of the relevant measuring range, the slide 5B is moved up to the tap 22.
The slide strikes the release lever 31, which cancels the coupling between the pawl 35 and the wheel 34, which happens either electrically or mechanically. After the wheel 34 and thus also the switch 32 connected to it has been cleared, the pull of the spring 36 causes the switch 32 to return to its starting position.
The millivoltmeter according to the invention with a counter display can advantageously be supplemented by a registration or remote transmission device. So it is e.g. B. possible using a SelsynSender, which is mechanically coupled to the potentiometer slide 58 via a translation template,
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to register the voltage to be measured with an ink pen on a recording strip, the transverse feed of which is derived from a Selsyn receiver.
Another method for registering the measured voltage values is that the display of the counter is printed directly on a recording strip, as is done e.g. B. is common in calculating machines. The voltage value determined by the millivoltmeter according to the invention can also be printed directly on the tested product.
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measurements, the main advantage being that it can even be operated by an inexperienced worker.
The measured value display on a counter does not recognize any parallax error, as is possible with the pointer devices customary up to now, quite apart from the fact that the accuracy of these measuring devices is significantly higher than the current devices.
PATENT CLAIMS:
1. Millivoltmeter equipped with a counter with a large measuring range, the operating principle of which is based on the comparison of the voltage to be measured with a compensation voltage from a measuring potentiometer which is automatically set by a servo motor, whereby a galvanometer provided with a diaphragm or mirror is used to display the difference between these two voltages is present, the deflection of which from the zero position causes a change in the lighting intensity of two photocells illuminated by a common light source, characterized in that the current from each photocell (11,12) has an integration capacitor (14,15) of a known integration controller (16) is loaded, which actuates the mentioned measuring potentiometer (5) in the relevant direction of rotation by the servomotor (17),
a counter (19) being mechanically connected to the slide (5A) of this potentiometer in a manner known per se.