DE531011C

DE531011C - Electrical measuring device

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Publication number: DE531011C
Application number: DEJ39909D
Authority: DE
Original assignee: Joens & Co W H GmbH; WH Joens and Co GmbH
Current assignee: Joens & Co W H GmbH; WH Joens and Co GmbH
Priority date: 1929-11-23
Filing date: 1929-11-23
Publication date: 1931-08-04

Description

Elektrische Meßeinrichtung Bei der Überwachung technischer Einrichtungen ist es oft notwendig, zur Messung und Fernübertragung von auf mechanischem Wege erfaßten Meßgrößen besondere elektrische Hilfseinrichtungen anzuwenden. Es eignen sich hierzu Einrichtungen, bei denen ein oder mehrere Widerstände an der Meßstelle durch das mechanische Gebergerät, z. B. Mengen-, Druck- oder Wasserstandsmesser, entsprechend der zu übertragenden Meßgröße verändert werden und bei denen diese Widerstände bzw. das Verhältnis zweier Widerstände an der Ablesestelle durch ein als Empfangsgerät wirkendes elektrisches Anzeige- oder Schreibgerät gemessen werden. Verwendet man zur Messung bzw. Registrierung der den Meßgrößen entsprechenden Widerstandswerte einen sogenannten Quotientenmesser, so ergibt sich gegenüber den mit Brückenschaltung arbeitenden Widerstandsmeßanordnungen der grundsätzliche Vorteil, daß .die Anzeige des Empfangsgerätes von Spannungsschwankungen der Meßstromquelle unabhängig ist. Aus diesem Grunde wird bei einigen der bekannten, auf der gekennzeichneten Widerstandsmethode beruhenden lleßeinrichtungen ein Empfangsinstrument mit Gleichstrom-Kreuzspulinstrument benutzt. Sollen derartige Meßanlägen, wie es heute mit Recht allgemein angestrebt wird, an ein Wechselstromne z angeschlossen werden, so ist man gezwun=gen, Gleichrichter vorzusehen, die stets eine Komplikation der Anlage bedeuten und mancherlei Nachteile mit sich bringen. Es ist daher zweckmäßig, an Stelle des Gleichstrom-Kreuzspuhnstrumentes einen Wechselstrom-Ouotientenmesser zu benutzen. Instrumente der Dreheisentype (Dreheisen-Ouotientenmesser) sind für Wechselstrombetrieb besonders geeignet und haben außerdem den Vorzug, daß sie keinerlei Stromzuführungen zum beweglichen Organ besitzen. Sehr unangenehm ist aber im allgemeinen die schwierige Erzielung eines vorgeschriebenen Skalencharakters, weil er sich kaum rechnerisch ermitteln läßt. Bei den oben gekennzeichneten Messungen handelt es sich um die praktisch sehr wichtige Aufgabe, einen linearen Skalenverlauf des als Empfangsgerät dienenden Quotientenmessers zu erzielen und somit (bei Schreibgeräten) eine unverzerrte und genau planimetrierbare Eichteilung zu gewährleisten.Electrical measuring device For monitoring technical facilities it is often necessary for measurement and remote transmission by mechanical means to apply special electrical auxiliary equipment to the measured variables. It suit for this purpose facilities in which one or more resistors at the measuring point by the mechanical encoder device, e.g. B. Volume, pressure or water level meters, are changed according to the measured variable to be transmitted and in which these Resistances or the ratio of two resistances at the reading point by a electrical display or writing device acting as a receiving device can be measured. It is used to measure or register the resistance values corresponding to the measurands a so-called quotient meter, this results in comparison to those with a bridge circuit working resistance measuring arrangements the basic advantage that .the display of the receiving device is independent of voltage fluctuations of the measuring current source. For this reason, some of the well-known resistance methods marked on the based reading devices a receiving instrument with a direct current cross-coil instrument used. Should such measuring systems as it is rightly generally strived for today is to be connected to an alternating current nez, one is forced to use a rectifier to provide, which always mean a complication of the system and various disadvantages entail. It is therefore advisable to replace the direct current cross-winding instrument use an AC ouotient meter. Moving iron type instruments (moving iron ouotient knife) are particularly suitable for AC operation and also have the advantage that they have no power supply to the movable organ. Is very uncomfortable but generally the difficult achievement of a prescribed scale character, because it can hardly be determined mathematically. For the measurements marked above it is about the practically very important task, a linear scale progression of the quotient meter serving as a receiving device and thus (for writing implements) to ensure an undistorted and precisely planimetrable calibration division.

Es ist ein Dreheisen-Ouotientenmesser besonderer Bauart bekannt geworden, bei welchem das Dreheisen einen Ring darstellt, der an einer Stelle unterbrochen ist und von zwei um goo gegeneinander versetzten Spulen umfaßt wird. Die äußeren und inneren Umgrenzungslinien des Eisens stellen im allgemeinen Teile von konzentrischen oder exzentrischen Kreisen dar, deren Mittelpunkte mit dem Drehpunkt zusammenfallen bzw. gegen denselben gleichmäßig versetzt sind. In Abb. i ist der Aufbau eines solchen Ouotientenmessers und eine vielfach gebräuchliche Schaltungsweise desselben schematisch dargestellt. S1 und S, sind die beiden das Dreheisen D umfassenden, um go° gegeneinander versetzten Meßwerkspulen. F bezeichnet den vom Gebergerät, z. B. Wassermesser, gesteuerten sogenannten Widerstandsfernsender, der meistens kurz Fernsender genannt wird, und zwar stellt W die Wicklung der Widerstandswalze, 1T die Schleifbürste dar. 11-I bedeutet die Meßstromquelle. Jeder Zeigerstellung des Gebergerätes ist eine bestimmte Stellung der Schleifbürste N und somit ein bestimmtes Widerstandsverhältnis zugeordnet. Durch gleichmäßige Bewicklung der Widerstandswalze läßt sich leicht erreichen, daß gleichen Drehwinkeln der Gebergerätachse gleiche Widerstandswerte entsprechen (lineare Charakteristik des Fernsenders). Die Schleifbürste N teilt den von ihr überstrichenen Bereich des Fernsenderwiderstandes W in zwei Teilwiderstände R, und R_, deren veränderliches Verhältnis von dem als Empfangsgerät dienenden Dreheisen-Ouotientenmesser erfaßt wird.A moving iron ouotient knife of a special type has become known, in which the moving iron is a ring that is interrupted at one point and is surrounded by two coils offset from one another by goo. The outer and inner delimitation lines of iron generally represent parts of concentric or eccentric circles whose centers coincide with the pivot point or are evenly offset against the same. In Fig. I is the structure of such a Ouotient meter and a frequently used switching method of the same schematically shown. S1 and S, the two are the moving iron D. comprehensive, measuring coils offset from one another by go °. F denotes the one from the encoder device, z. B. water meter, controlled so-called resistance remote transmitter, mostly is called remote transmitter for short, namely W represents the winding of the resistance roller, 1T represents the grinding brush. 11-I means the measuring current source. Each pointer position of the encoder device is a certain position of the grinding brush N and thus a certain one Resistance ratio assigned. By evenly wrapping the resistance roller it can easily be achieved that the same angles of rotation of the encoder device axis are the same Resistance values correspond (linear characteristic of the remote transmitter). The sanding brush N divides the range of the remote transmitter resistance W swept by it into two Partial resistances R, and R_, their variable ratio from that of the receiving device serving moving iron ouotient knife is detected.

Mit der in Abb. 1 .dargestellten Meßanordnung ist es, wie eingehende experimentelle Untersuchungen ergeben haben, nicht möglich, den geforderten linearen Skalenverlauf des Empfangsgerätes zu erzielen. Kurve a in Abb.2 zeigt die Einstellung des Zeigers in Abhängigkeit von dem Teilwiderstande R1. Der Skalenverlauf ist keineswegs linear. Versetzt man die beiden Spulen nicht um go°, sondern um 1So°, so erhöht sich zwar die Verhältnisempfindlichkeit -des Dreheisen-Ouotientenmessers und somit die einer bestimmten Schleifbürstenverstellung entsprechende Ausschlagänderung des Zeigers; der Skalencharakter bleibt aber grundsätzlich der gleiche, d. h. die Skala ist nach wie vor stark verzerrt (Kurve b in Abb. 2).With the measuring arrangement shown in Fig. 1, it is as detailed Experimental studies have shown not possible the required linear To achieve the scale profile of the receiving device. Curve a in Figure 2 shows the setting of the pointer as a function of the partial resistance R1. The scale is by no means linear. If one shifts the two coils not by go °, but by 1So °, then increases Although the ratio sensitivity of the moving iron ouotient knife and thus the change in deflection of the corresponding to a specific grinding brush adjustment Pointer; the scale character remains basically the same, i.e. H. the scale is still strongly distorted (curve b in Fig. 2).

Um den Skalenverlauf zu verbessern, kann man bekanntlich so vorgehen, daß man die Gestalt des Dreheisens so lange verändert, bis die günstigste Skala erscheint. Dies ist natürlich sehr umständlich und zeitraubend, zumal die jeweilig erforderliche Formänderung des Dreheisens von den Betriebsbedingungen abhängig und praktisch bei jedem Instrument eine andere ist. Dieses Vorgehen kann also für eine fabrikationsmäßige Herstellung derartiger Meßeinrichtungen kaum in Frage kommen.As is well known, in order to improve the graduation of the scale, one can proceed as follows: that one changes the shape of the turning iron until the most favorable scale appears. This is of course very cumbersome and time-consuming, especially since the respective required change in shape of the moving iron depends on the operating conditions and practically every instrument is different. This procedure can therefore be used for a The fabrication of such measuring devices is hardly an option.

Gegenstand der Erfindung ist eine besonders zweckmäßige, mit einem Dreheisen-Ouotientenmesser und einem oder mehreren Widerstandsfernsendern arbeitende Meßeinrichtung, die grundsätzlich ohne besondere Formgebung oder nachträgliche Formänderung des Dreheisens einen praktisch linearen Skalenverlauf gewährleistet. Erfindungsgemäß werden die Spulen des Dreheisen-Ouotientenrnessers, der ein ringförmiges, lcreisförmig begrenztes, an einer Stelle unterbrochenes Dreheisen erhält, um rSo° gegeneinander versetzt und gleichzeitig die Schaltung der Meßeinrichtung in an sich bekannter Weise derart gewählt, daß die Meßstromquelle in der zur Schleifbürste des Fernsenders führenden Zuleitung liegt. Dadurch wird erreicht, daß,die größte Abweichung des experimentell ermittelten Skalenverlaufs vom idealen linearen Skalenverlauf bei einem gesamten Skalenwinkel von etwa 5o bis So Winkelgrad höchstenfalls etwa + 1-/, bis 1 % .des gesamten Skalenwinkels beträgt.The subject of the invention is a particularly useful measuring device working with a moving iron ouotient knife and one or more resistance transmitters, which basically guarantees a practically linear scale without any special shaping or subsequent change in shape of the moving iron. According to the invention, the coils of the moving iron Ouotientenrnessers, which has a ring-shaped, lcircular limited moving iron interrupted at one point, offset from each other by rSo ° and at the same time the circuit of the measuring device is selected in a manner known per se in such a way that the measuring current source is in the direction of the grinding brush Remote transmitter leading supply line is located. This ensures that the greatest deviation of the experimentally determined scale profile from the ideal linear scale profile for a total scale angle of about 50 to 50 degrees is at most about + 1 % to 1% of the total scale angle.

In Abb. 3 ist die Meßanordnung nach der Erfindung schematisch dargestellt. S, und SZ sind die beiden das Dreheisen D umfassenden, um 1800 gegeneinander versetzten Meßwerkspulen. F bezeichnet den vom Gebergerät, z. B. Manometer, gesteuerten Widerstandsfernsender, und zwar stellt W die Wicklung der Widerstandswalze, 1" die Schleifbürste dar. 111 bedeutet die lleßstromquelle. Die Schleifbürste 1U teilt den von ihr überstrichenen Bereich des Fernsenderwiderstandes in zwei Teile R, und R." deren veränderliches Verhältnis von dem Dreheisen-O_uotientenmesser erfaßt wird. llit der in Abb. 3 wiedergegebenen Meßanordnung ist es ohne jegliche Formänderung des Dreheisens möglich, den geforderten linearen Skalenverlauf zu erzielen.In Fig. 3, the measuring arrangement according to the invention is shown schematically. S and SZ are the two that encompass moving iron D, offset from one another around 1800 Measuring coils. F denotes that from the donor device, e.g. B. Manometer, controlled resistance transmitter, namely, W represents the winding of the resistance roller, 1 "represents the grinding brush. 111 means the source of the leakage current. The abrasive brush 1U divides the swept by it Range of the remote transmitter resistance in two parts R, and R. "their variable Ratio is detected by the moving iron O_uotientenmesser. llit the one shown in Fig. 3 Measuring arrangement, it is possible without any change in shape of the moving iron, the required to achieve linear scale progression.

Kurve a in Abb. .4 zeigt die Einstellung des Zeigers in Abhängigkeit von dem Teilwiderstand R1 für den dem Erfindungsgegenstand entsprechenden Spezialfall, daß' die beiden Meßwerkspulen um 1So° gegeneinander versetzt sind. Versetzt man diese Spulen nicht um 18o°, sondern um go°, so verkleinert sich die Empfindlichkeit, und es ergibt sich außerdem ein stark gekrümmter Skalenverlauf, der sogar Mehrdeutigkeiten aufweist (Kurve b in Abb. 4). Es zeigt sich nämlich, .daß bei um c)o° versetzten Spulen eine gewisse Zeigereinstellung, z. B. Einstellung auf Teilstrich 3o, bei mehreren W iderstandswerten (R,;-o,5 und R,^2,5) auftritt. Ein derartiger Skalenverlauf ist natürlich praktisch völlig unbrauchbar.Curve a in Fig. 4 shows the setting of the pointer as a function of of the partial resistance R1 for the special case corresponding to the subject matter of the invention, that 'the two measuring coils are offset from one another by 1So °. You move these coils not by 18o °, but by go °, so the sensitivity is reduced, and there is also a strongly curved scale course that even has ambiguities (curve b in Fig. 4). It can be seen that when offset by c) o ° Coils a certain pointer setting, e.g. B. Setting to graduation 3o, at several resistance values (R,; - o, 5 and R, ^ 2.5) occurs. Such a scale course is of course practically useless.

Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß die in Abb. 3 dargestellte, an sich bekannte Quotientenmesserschaltung in Verbindung mit einem Dreheisen-Ouotientenmesser mit ringförmigem. kreisförmig begrenztem, an einer Stelle unterbrochenem Eisenkern benutzt wird, wobei die beiden Meßwerkgpulen dieses Dreheisen-Ouotientenmessers um 1So° gegeneinander versetzt sind. Es ist keineswegs damit getan, eine dieser beiden Maßnahmen allein anzuwenden, sondern die Kombination derselben ergibt den oben gekennzeichneten großen technischen Fortschritt, was aus den Abb. a und q. hervoi-;@elit. Durch die Möglichkeit, von vornherein ohne irgendwelche empirische Form-;inderun-en des kreisförmig begrenzten Dreheisens einen sehr angenähert linearen Skalenverlauf zu erzielen, wird auch bei einer fabrikationsinäßigen Herstellung derartiger Instruniente eine stets gleichmäßige Skalenteilung gewährleistet.The essence of the invention is that the shown in Fig. 3, quotient meter circuit known per se in connection with a moving iron ouotient meter with ring-shaped. circular iron core interrupted at one point is used, the two measuring units of this moving iron ouotient knife are offset from one another by 1So °. It is by no means done with either of these to apply both measures alone, but the combination of the same results in the featured above major technical What progress from the Fig.a and q. Hervoi -; @ elit. With the option of doing without any empirical form; inderun-en of the circularly delimited rotating iron a very approximate Achieving a linear scale course is also possible with a fabrication-based production Such an Instruniente always ensures a uniform scale division.

Die durch die Erfindung gebrachte Lösung der Aufgabe, ohne Formänderung des kreisförmig begrenzten Dreheisens einen linearen Skalenverlauf zu erhalten, bietet die weitere \I("igliclikeit, eine meßtechnisch einwandfreie Einrichtung zur Messung und Fernübertragutig der Summe, der Differenz oder des arithmetischen Mittels mehrerer Meßgrößen aufzubauen. Diese Meßeinrichtung ist erfin-(Itttit;s,r.,emäß dadurch gekennzeichnet, daß die beiden um rSo° gegeneinander versetzten -Nlellwerkspulen des Dreheisen-Ouotienteninessers in ebenso viele Teile unterteilt sind, als zu anessende Größen (Summanden) vorlianden sind, daß die einander entsprechenden Teile beider Spulen durch eine unmittelbare und eine einen Widerstandsfernsender entlialtende Leitung verbunden sind und daß die unmittelbaren Verbindungsleitungen und die Schleifbürsten der Widerstandsfernsender je durch Leitungen verbunden sind, von denen eine die Stromquelle enthält.The solution to the problem brought about by the invention, without changing the shape of the circularly delimited moving iron to obtain a linear scale, offers the further \ I ("igliclikeit, a metrologically flawless device for Measurement and remote transmission of the sum, the difference or the arithmetic mean to build up several measured variables. This measuring device is inven- (Itttit; s, r., Emäß characterized in that the two -Nlellwerkspulen offset from one another by rSo ° of the moving-iron ouotient teaser are divided into as many parts as there are to be attached Quantities (summands) are present that the corresponding parts of both Coils through an immediate and a resistance remote transmitter Line are connected and that the direct connection lines and the brushes the resistance transmitters are each connected by cables, one of which is the Includes power source.

iti Abb.5 ist als Beispiel eine der Erfindung entsprechende Einrichtung zur Messung und Registrierung der Summe zweier 1Ießgröl.len, z. B. Durchflußmengen, dargestellt. Die Spulen S,_ und S_ des Dreheisen-Ouotientenniessers sind hier in je zwei Teilwicklun-Ireil S,', S," und S.', S." unterteilt, die mit dem Dreheisen eine gleichmäßige magnetische Verkettung aufweisen. Die beiden Spulen S, und S_ bestehen hier zweckmäßig aus zwei gegeileinander gut isolierten, gleichzeitig miteinander aufgewickelten Drähten. Die einander entsprechenden Teilwicklungen beider Spulen bilden in der aus Abb. 5 ersichtlichen Weise mit je einem Widerstandsfernsender eine Stromverzweigung, und zwar ist den Teilspulen S,', S=' der erste Fernsender 11', den Teilspulen S;', S_" der zweite Fernsender 1l'" zugeordnet. Die Hilfswiderstände ry" rv" "N2, rv_ dienen zur Berücksichtigung der Grölienverhältnisse der beiden Summalldenhöchstwerte.iti Fig.5 is an example of a device corresponding to the invention for measuring and registering the sum of two 1Ießgröl.len, z. B. flow rates shown. The coils S, _ and S_ of the moving iron ouotient nasser are here in two partial winding irises S, ', S, "and S.', S." divided, which have a uniform magnetic linkage with the moving iron. The two coils S, and S_ here expediently consist of two wires that are well insulated against each other and wound together at the same time. The corresponding partial windings of the two coils form, in the manner shown in Fig. 5, each with a remote resistance transmitter, a current branch, namely the partial coils S, ', S =' the first remote transmitter 11 ', the partial coils S;', S_ "the second Remote transmitter 1l '"assigned. The auxiliary resistances ry "rv""N2, rv_ are used to take into account the size ratios of the two total maximum values.

Diese Meßeinriclitung beruht darauf, daß die auf das Dreheisen D (Abb. 3) beiderseitig einwirkenden Amperewindungen derSpulenS, und S., dem arithmetischen Mittel der Amperewindungen der betrettenden Teilspulen entsprechen. Versuchsmengen haben praktisch bewiesen, daß diese @leßeitiriclitun" finit unterteilten, um rSo° geg@ .-.emandcr versetzten '#\Ießwerkspulen des nreheisen-Ouotienteninessers die Stimme, di, '-)ifferenz oder das arithmetische Mittel niehrercr Meßgrößen finit großer Genauigkeit maßt. wobei die 2vIeßgenauigkeit von Größenunterschieden der einzelnen Summanden unabhängig ist. Die Meßgenauigkeit eines jeden Sulnmänden ist - im Gegensatz zu anderen bekannten Summenschaltungen - prozentual die gleiche, da das Größenverhältnis der einzelnen Summanden nicht durch eine Veränderung der Fernsenderwiderstände, sondern durch Hilfswiderstände (vgl. r,\", rvl, r*h." rv_ in Abb. 5) berücksichtigt wird. Die Summenschaltung nach Abb. 5 bietet außerdem noch den Vorteil, daß Widerstandsfernsender normaler Forrn ohne Änderung verwendbar sind. Dabei ist die Anzeige b7.-%v. Registrierung von den betriebsmäßig auftretenden Spannungsschwankun -en der -#Ießstroniquelle 1I unabhän(Tig, was sich aus dein '-\lefIprinzip ohne weiteres ergibt.This measuring device is based on the fact that the moving iron D (Fig. 3) double-acting ampere-turns of the coils S, and S., the arithmetic Corresponding mean of the ampere turns of the entering partial coils. Trial quantities have practically proven that these @ leßeitiriclitun "finitely subdivided to rSo ° against @ .-. emandcr offset '# \ Ießwerkspulen des nreheisen-Ouotienteninessers die Voice, di, '-) inference or the arithmetic mean of each of their measured quantities finite great accuracy. where the 2vIeßgenauigkeit of size differences of the individual summands is independent. The accuracy of measurement of each Sulnmänd is - in contrast to other known summation circuits - the same percentage, since the size ratio of the individual summands is not due to a change in the Remote transmitter resistors, but through auxiliary resistors (see. R, \ ", rvl, r * h." Rv_ in Fig. 5) is taken into account. The summation circuit according to Fig. 5 also offers nor the advantage that resistance transmitters of normal form can be used without modification are. The display is b7 .-% v. Registration of the operationally occurring Voltage fluctuations of the - # Iessstronic source 1I independent (Tig, what results from your '- \ lefIprinzip without further ado.

Claims

YATLNT APPLICATION: r. Electrical measuring device in which a moving iron Ouotieliten knife with ring-shaped, circularly limited moving iron interrupted at one point and one or more IS remote control transmitters are featured, indicated by by iSo- 'offset coils (S1, S ") of the moving iron U_uotientenanessers in connection with a circuit in which the measuring current source in a known manner in the supply line leading to the grinding brush (rNT) of the remote transmitter @F). ?. Measuring device according to claim r. characterized in that the two are offset from one another by rSo ° Measuring unit coils (S1, S_) of the moving iron uotient meter in as many parts '(SZ', S l "or S., ', S.,") are subdivided as quantities to be measured (summands) are that the corresponding parts of both coils (S r ', S,' or S r ", S., ") with an immediate and one containing an @@ 'resistance remote transmitter Line are connected and that the direct connection lines and the brushes (1T ', 1 "") the @Resistance transmitters are each connected by lines, of which one contains the power source (.1l).