DE626802C

DE626802C - Verfahren und Einrichtung zum Messen von mechanischen Kraeften oder Momenten

Info

Publication number: DE626802C
Application number: DES107251D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1932-11-29
Filing date: 1932-11-29
Publication date: 1936-03-03

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 3. MÄRZ 1936

' REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVr 626802 KLASSE 42 k GRUPPE 7 os

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. November 1932 ab

Es ist eine Einrichtung· zum Messen mechanischer Kräfte oder Momente durch Bestimmung dear in einem den zu messenden Kräften oder Momenten unterworfenen magnetisierten Meßkörper auftretenden Änderungen seiner magnetischen Durchlässigkeit bekannt, bei der die Änderung der magnetischen Durchlässigkeit in an sich bekannter Weise in meiner an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Brücken- oder Kompensationsschaltung gemessen werden kann. Dabei hat man bisher stets solche Meßschaltungen benutzt, bei denen die Änderung der Selbstinduktion bzw. desi induktiven Widerstandes der Erregerwicklung des Meßkörpers gemessen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Meßverfahrens· in der Weise, daß nicht die induktive Komponente

ao des Scheinwiderstandes gemessen, sondern der Betrag des Scheinwiderstandes der Erregerwicklung des Meßkörpers mit Hilfe einer Gleichrichtersehaltung mit dem.Betrag 'eines bekannten Widerstandes verglichen wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß dadurch, nicht nur eine wesentliche Vereinfachung der Schaltung, sondern auch eine erheblich größere Wirkung erreicht wird.

In Fig. ι ist die Gleichstromkompensar tionsschaltung .schematisch dargestellt. Die Wechselstromquelle 1 ist über einen Vorwiderstand 2 an die Verzweigungspunkte der Brücke angeschlossen, in deren einen Zweig zwei Gleichrichter 3 und 4 und in denen anderen Zweig die Erregerwicklung 5 des Meßkörpers 6 und ein zweckmäßig regelbarer Vergleichswiderstand 7 eingeschaltet sind. In dem Diajgonalzweig der Brücke liegt ein Gleichstrommeßgerät 8.

Die Messung¹ erfolgt in der Weise, daß man zunächst den Vergleichswiderstand 7 so einstellt, daß in unbelastetem Zustande des Meßkörpere das Instrument 8 keinen Ausschlag· zeigt. In diesem Falle ist der Betrag des! Widerstandes 7 gleich dem Betrag des Scheinwiderstandes |3ί| der Erregerwicklung 5 des Meßkörpers. Belastet man nun den Meßfeörper 6 durch die zu messende Kraft P, so ändert sich der Betrag des Scheinwiderstandes \üt\ der Erregerwicklung 5, und Instrument 8 zeigt einen dieser Änderung I AiR I entsprechenden Ausschlag, der als Maß für die zu bestimmende Kraft/³ dienen kann. Da für die Messung die einfachen Betrage der Widerstände ohne Rücksicht auf die Phasenlage, der Spannungen in Betracht kommen, kann als: Vergleichswiderstand auch ein einfacher Ohmseiher Widerstand benutzt werden, und -ein besonderer Phasenabgleich ist nicht !erforderlich. Allerdings wird in diesem Falle das Instrument 8 auch noch von einer Wechselstromkomponente durchflossen. Wenn dies als störend empfunden wird, können mit bekannten Mitteln auch die Phasen der zu vergleichenden Scheinwiderstände der ErregerwicHung des Meßkörpers und des Vergleichswiderstandes gleichgemacht werden, so daß sowohl der Gleichstrom als auch der

Wechselstrom, in. dem im Diagc-nalzweig liegenden Meßgerät verschwindet.

Infolge der- Widerstandsänderung der Wicklung 5 würde sich bei gleichbleibender Spannung der Wechselstromquelle ι auch die Erregerstromstärke/ in der Wicklung ändern, und zwar in umgekehrtem Sinne. Dadurch würde das· für die* Größe des Inr'.trumentenausscnlages maßgebende Produkt ίο /·|^13ΐ| verkleinert werden. Um dies zu verhindern, ^ ist es zweckmäßig, den Vorwiderstand 2 so groß zu wählen, daß der veränderliche Widerstand der Wicklung 5 dagegen nahezu verschwindet und die Erregerstronistärke somit unabhängig von der Belastung des Meßkörpersi annähernd unverändert bleibt. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung weist noch den Nachteil auf, daß der den Meßkörp:eor magnetisierende Strom in den beiden ao Halbp:erioden verschieden groß ist, da ja in der Sperrichtung der Gleichrichter der volle Strom durch die Widdung 5 fließt, in der Durchlaßrichtung dagegen ein um den Durchlaßstrom der Gleichrichter verminderter Strom. Dieser Übelstand wird bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung durch Hinzufügen eines weiteren, zwei entgegengesetzt polarisierte Gleichrichter 9 und 10 enthaltenden Brückenzweiges vermieden. Die WechselstromqueBe 1 ist in Fig. 2 über eitlen Übertrager 11 angeschlossen. Ferner ist der Vergleichswiderstand 7 nicht regelbar angeordnet. Dafür ist in den die .Gleichrichter enthaltenden Brückenzweig zwischen die Gleichrichter 3 und 4 ein Widerstand 12 .eingeschaltet, der mit einem veränderbaren Abgriff zum Anschluß des Gleichstrommeßgerätes! 8 versehen ist, der zum Abgleich der Brücke bei der Belastung P= ö dienen kann. Ein 'gleich großer Widerstand 13 liegt in dem die Gleichrichter 9 und 10 enthaltenden Brückenzweig. Der Vorwiderstand 2 hat wieder den Zweck, die Stromstärke .unabhängig von der Belastung des Prüfkörpers annähernd konstant zu halten.

Um auch bei kleineren Kräften einen genügend großen Ausschlag am Galvanometer zu 'erhalten, ist es zweckmäßig, eine Verstärkereinrichtung zu verwenden, um die an den Klemmen der Eräegerwicklung des Prüfkörpers liegende Spannung zu verstärken. Eine derartige Schaltung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, die im !übrigen im Aufbau grundsätzlich der Schaltung nach Fig. 1 entspricht. , Die Wechsielstromquelle 1' ist wieder über einen Vorwidersitand 2 · an die Brücke angeschlossen, deren einer Zweig die Wicklung 5 des'Prüfkörpers'und den _> regelbaren Vergleichswiderstand 7 enthält. Parallel zra - S liegt -die Primärwicklung jeines Übertragers ; S.4, an dessen .Sekundärwicklung die. GlEh- i kathode und das Gitter einer Verstärkerröhre angeschlossen ist. Der Anodenkreis der Röhre 15 ist über den Üb ertrager 16 so an den Gleichrichter 3 und das Gleichstrommeßgerät 8 angeschlossen, daß 'die Sekundärwicklung des Übertragers 16 gewissermaßen an Stelle der Wicklung 5 mit dem Vergleichswiderstand7 den einen und die Gleichrichter 3 und 4 den anderen Brückenzweig der Schaltung "balden, wobei das Galvanometer 8 im Diagonalzweig liegt. Dadurch wird die an den Klemmen der Wicklung 5 liegende Spannung mit entsprechender Verstärkung in der Gleichstromkompensationsschaltung zur Wirkung gebracht.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum Messen von mechanischen Kräften oder Momenten durch - Bestimmung der in einem, den zu messenden Kräften oder Momenten unterworfenen magnetisierten Meßkörper auftretenden Änderungen seiner magnetischen Durchlässigkeit mittels einer wechselstromgespeisten Brücken- oder Kompensationsschaltuing, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Scheinwiderstandes der Erregerwicklung des Meßkörpers mit Hilfe .einer Gleic'hrichterschaltung mit dem Betrag des Scheinwiderstandes eines Vergleichswiderstandes verglichen wird.

■2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch.-i, gekennzeichnet durch die Einschaltung eines Wider-Standes von solcher Größe in den Stromkreis der Stromquelle, daß die Stromstärke in der Erregerwicklung des Meßkörpiers unabhängig von der Belastung des Meßköirpers annähernd konstant bleibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2 unter Verwendung 'eines Gleichstrommeßgerätes im Diagonalzweig einer Brückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Brückenzweig die Erregerwicklung des Meßkörpers und einen vorzugsweise regelbaren Widerstand und der andere Brükfcenzweig zwei Gleichrichter enthält.

4. Einrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu no dem die - Wicklung des Meßkörpers und den Vergleichswiderstand !enthaltenden Brückenzweig noch ein zweiter Brückenzweig angeordnet ist, der Gleichrichter mit entgegengeaetzter Durchlaßrichtung ■enthält.

5.' Einrichtung zur" Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Meßwicklung enthaltenden Zweige der Brücken-Schaltung Verstärkereinrichtungen ange-. ordnet sind.

6. Einrichtung nach. Anspruch 3 und 5, j gekennzeichnet durch 'eine Verstärkerröhre, deren Gitterkreis mit der Erregerwicklung gekoppelt ist, während der Anodenkreis der Röhre mit der Primärwicklung 'eines Übertragers verbunden ist, dessen Sekundärwicklung in Reihe mit dem Gleichstrammeßgerät und einem der beiden in 'einem Brückenzweig liegenden Gleichrichter geschaltet ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen