-
Auf Stromänderungen in einer an eine Gleichstromquelle angeschlossenen
Widerstandsschaltung ansprechende Anzeigevorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf
eine Anzeigevorrichtung, die auf Stromänderungen in einer an eine Gleichstromquelle
angeschlossenen Widerstandsschaltung anspricht, wobei im Felde zweier einander gegenüberliegender
Wicklungen ein Dauermagnet drehbar gelagert ist. Diese Wicklungen sind an die Widerstandsschaltung
angeschlossen, und zwar so, daß die Stärke der in ihnen fließenden Ströme sich bei
den anzuzeigenden Stromänderungen in der Widerstandsschaltung in verschiedener Weise
ändern. Dabei kann die Widerstandsschaltung als Brückenschaltung ausgebildet sein,
wobei mindestens ein Brückenzweig einen veränderlichen, z. B. temperaturempfindlichen
Widerstand enthält, um auf diese Weise z. B. eine Temperatur anzuzeigen. Man kann
aber auch eine Spannungsteilerschaltung benutzen, wobei die Bewegung eines auf dem
Spannungsteilerwiderstand verschiebbaren Abgriffkontaktes durch elektrische Fernübertragung
angezeigt wird.
-
Um nun eine Drehung des Dauermagneten der Anzeigevorrichtung zu erhalten,
die den Stromänderungen in der Widerstandsschaltung entspricht, hat man Anordnungen
vorgeschlagen, bei denen zwischen den beiden als Hauptspulen bezeichneten Wicklungen
eine besondere Hilfsspule angeordnet ist, die unmittelbar an die Stromquelle angeschlossen
ist.
-
Es ist nun bei einer auf Stromänderungen in einer an eine Gleichstromquelle
angeschlossenen Widerstandsschaltung ansprechenden Anzeigevorrichtung, bei der ein
Dauermagnet im Felde zweier Wicklungen drehbar gelagert ist, die derart an die Widerstandsschaltung
angeschlossen sind, daß die Stärke der in den Wicklungen fließenden Ströme sich
bei den anzuzeigenden Stromänderungen in verschiedener Weise ändern, gemäß der Erfindung
möglich, die Hilfsspule zu entbehren, wenn die beiden auf den Dauermagneten wirkenden
Wicklungen um einen Winkel 6 gegeneinander versetzt sind, der kleiner als I8o0'
ist.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Dabei beziehen sich die Fig. I bis 3 auf Einrichtungen
zur Temperaturmessung mittels Brückenschaltung und die Fig. 6 und 9 auf Einrichtungen
zum Fernübertragen einer Bewegung mittels einer Spannungsteilerschaltung. Die Fig.
4 und 5 dienen zum Erläutern der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 3, die Fig.
7 und 8 zum Erläutern der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 6.
-
In Fig. I sind zwei Wicklungen I und 2 in bezug auf die Drehachse
eines zylindrischen Dauermagneten 3 unter einem Winkel a = go0 versetzt angeordnet.
Dabei ist die Wicklung I unmittelbar mit den mit + und - bezeichneten Klemmen einer
Gleichstromquelle verbunden. An diese ist eine Brückenschaltung angeschlossen, die
aus den Widerständen 4, 5, 6 und 7 besteht, wobei der Widerstand 4 als Widerstandsthermometer
ausgebildet ist. Die Wicklungen I und 2 bestehen aus je einer auf einen kurzen Eisenkern
aufgewickelten Spule.
-
Wenn bei einer mittleren Temperatur die Brückenwiderstände sämtlich
gleich groß sind, so ist die Diagonalspannung gleich Null, und nur die Wicklung
I ist stromführend. Sie erzeugt ein Kraftlinienfeld, das sich über den Dauermagneten
3 schließt und durch die Strichlinie angedeutet ist.
-
Infolgedessen stellt sich der Drehmagnet3 in die gezeichnete Mittellage
ein. Sinkt die Temperatur, so wird der Betrag des Widerstandes 4 geringer, und es
fließt in der Diagonale ein Strom in einer solchen Richtung, daß die Wicklung 2
ein Magnetfeld erzeugt, das dem von der Wicklung I erzeugten entgegenwirkt. Dann
entsteht eine Kraftlinienverteilung, wie sie in Fig. I durch die Strich-Punkt-Linie
angedeutet ist und den Drehmagneten in einer solchen Richtung durchsetzt, daß er
sich gegenüber der Mittelstellung entgegen dem Sinne des Uhrzeigers dreht. Sind
z. B. die Amperewindungen der beiden Wicklungen gleich groß, so entsteht ein Ablenkungswinkel
a/2 = 450 Wächst bei steigender Temperatur der Betrag des Widerstandes 4 entsprechend
an, so entsteht in der Wicklung 2 die entgegengesetzte Stromrichtung. Infolgedessen
wirken die beiden Wicklungen in gleichem Sinne und erzeugen ein durch eine Strich-Doppelpunkt-Linie
gekennzeichnetes Feld, so daß der Drehmagnet 3 sich gegenüber der Mittelstellung
um einen Winkel /2 45 im Sinne des Uhrzeigers dreht, wenn die Amperewindungen der
beiden Wicklungen gleich groß sind. Man erhält dabei einen Gesamtausschlag a, der
um so größer wird, je größer die Amperewindungszahl der Spule 2 gegenüber der Spule
I ist.
-
Wenn man, um den Stromverbrauch zu verringern, die Wicklungen auf
einem in sich geschlossenen Eisenring anordnen will, der den Drehmagneten zentrisch
umgibt, so wählt man vorzugsweise die in Fig. 2 dargestellte Anordnung. Dabei besteht
jede der beiden Wicklungen aus zwei Spulen I, I' bzw. 2, 2', die auf dem Eisenring
8 einander gegenüberliegen und diesen in entgegengesetzter Richtung magnetisieren.
-
Wenn die Wicklung 1, I' wieder unmittelbar an die Stromquelle angeschlossen
ist, so entsteht ein Kraftlinienfeld, das durch die Strichlinien angedeutet ist,
so daß der Drehmagnet 3 sich bei einer mittleren Temperatur in die gezeichnete Mittellage
einstellt. Bei niedrigeren Temperaturen fließt ein Strom durch die Wicklung 2, 2'
in dem Sinne, daß die Spulen I und 2' und andererseits die Spulen I' und 2 Magnetfelder
entgegengesetzter Richtung erzeugen. Infolgedessen entsteht die in Fig. 2 durch
Strich-Punkt-Linien angedeutete Kraftlinienverteilung und somit eine Drehung des
Magneten 3 entgegen dem Sinne des Uhrzeigers. Andererseits entsteht bei höheren
Temperaturen die umgekehrte Stromrichtung in der Wicklung 2, 2' und somit die durch
Strich-Doppelpunkt-Linien angedeutete Kraftlinienverteilung, so daß sich der Dauermagnet
3 im Sinne des Uhrzeigers dreht.
-
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer Anzeigevorrichtung gemäß
der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Hier bestehen die beiden Wicklungen aus
je einer Spule I" und 2", die radial innerhalb eines den Dauermagneten 3 umgebenden
Eisenringes 8 angeordnet sind. Auch hier ist es zweckmäßig, die Spulen unter einem
Winkel <3 = go° gegeneinander versetzt anzuordnen. Ist die Spule 1" unmittelbar
an die Stromquelle angeschlossen, so erzeugt sie ein Magnetfeld, das in der durch
Strichlinien gekennzeichneten Weise den Drehmagneten 3 durchsetzt, der sich bei
einer mittleren Temperatur in die gezeichnete Lage einstellt. Bei niedrigeren Temperaturen
fließt ein Diagonalstrom durch die Spule 2" in dem Sinne, daß die Kraftlinien längs
der Strich-Punkt-Linien den Dauermagneten 3 durchsetzen, so daß er sich entsprechend
entgegen dem Sinne des Uhrzeigers dreht. Bei höheren Temperaturen kehrt sich die
Stromrichtung in der Spule 2" um, und es entsteht die durch Strich-Doppelpunkt-Linien
angedeutete Feldrichtung, so daß der Dauermagnet sich im Sinne des Uhrzeigers dreht.
-
In Fig. 4 ist schematisch angedeutet, wie aus den beiden durch die
Amperewindungen AW1 bzw.
-
1 AW2 der Spulen I" und 2" die resultierende Amperewindungszahl +
AW, entsteht. Man erkennt daraus, daß der Ausschlagwinkel a um so größer wird, je
größer AW2 im Vergleich zu AW1 ist.
-
Wenn man den Winkel 8 abweichend von goc wählt, so ergeben sich die
in Fig. 5 dargestellten Verhältnisse. Man erkennt daraus, daß der Aus-
schlagwinkela
sich dadurch nicht wesentlich ändert, sondern nur eine einseitige Verschiebung der
Skalenteilung eintritt.
-
Wenn eine Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung zum Fernübertragen
einer Bewegung mittels einer Spannungsteilerschaltung benutzt werden soll, so ordnet
man die beiden auf den Drehmagneten wirkenden Wicklungen vorzugsweise so an, daß
sie je einen Teil des Spannungsteilerwiderstandes parallel geschaltet sind. Dabei
ist es vorteilhaft, wenn die beiden Wicklungen um einen Winkel 8 gegeneinander versetzt
sind, der größer als go'°, vorzugsweise 8 = I20° ist.
-
Eine Anordnung dieser Art, bei der die beiden Wicklungen aus je einer
radialen Spule I" und 2" bestehen, ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei sind beide Spulen
in Reihenschaltung an einen Spannungsteilerwiderstand g angeschlossen, der an einer
mit + und - bezeichneten Stromquelle liegt. Die Verbindungsleitung der beiden Spulen
I" und 2" ist an einen auf dem Widerstand g verschiebbaren Abgriffkontakt 10 angeschlossen.
Im übrigen sind die um einen Winkel <3 = I20° in bezug auf den Drehmagneten 3
gegeneinander versetzten Spulen 1" und 2" im Innern eines denDrehmagneten zentrisch
umgebenden Eisenringes 8 angeordnet.
-
Wenn der Abgriffkontakt 10 in der Mitte steht, sind, zwei gleiche
Spulen vorausgesetzt, die Amperewindungen der beiden Spulen gleich groß, und zwar
gleich t/2AWt = t/2AW2, und es entsteht ein Feld entsprechend den resultierenden
Amperewindungen AWr', wie es schematisch in Fig. 7 dargestellt ist. Man erkennt
dann leicht, daß die Enden der Vektoren der resultierenden Amperewindungen auf der
zu dem Winkel 8 gehörigen Sehne liegen und das resultierende Feld entsprechend dem
Ausschlagwinkel a so gerichtet ist, daß der Feldvektor die Sehne linear teilt. Man
erhält also beim Verschieben des Abgriffkontaktes 10 und bei der üblichen Skalenanordnung
auf einem Kreisbogen eine an den Enden zusammengedrängte Skala. Dagegen ergibt sich
eine Ablesung auf einer linearen Skala, wenn man den jeweiligen Schnittpunkt einer
als Zeiger dienenden radialen Geraden mit der dem Winkel entsprechenden Sehne betrachtet.
-
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in Fig. 8 dargestellt.
Mit dem nicht gezeichneten Drehmagneten ist eine Drehscheibe verbunden, deren eine
durch einen Durchmesser begrenzte Hälfte schwarz abgedeckt ist, während die andere
Hälfte durchscheinend ist und von hinten beleuchtet wird. Das Anzeigegerät ist in
ein zylindrisches Gehäuse 11 eingebaut, das vorn durch eine Glasscheibe verschlossen
ist. Diese ist schwarz abgedeckt bis auf einen mit entsprechenden Teilstrichen und
Bezeichnungen versehenen Schlitz I2, der längs einer dem Winkel <3 entsprechenden
Sehne verläuft. Dann ergibt sich z. B. bei einem Ausschlagwinkel a das in Fig. 8
dargestellte Bild.
-
Man erhält eine ähnliche Wirkung wie bei der in Fig. 6 dargestellten
Anordnung mit radialen Spulen auch unter Benutzung von zwei Wicklungen, die ähnlich
Fig. 2 aus je zwei Spulen bestehen, die einander gegenüberliegend einen den Dauermagneten3
zentrisch umgebenden Eisenring 8 in entgegengesetzter Richtung magnetisieren. Auch
in diesem Fall ist es zweckmäßig, daß die beiden Wicklungen um einen Winkel a gegeneinander
versetzt sind, der größer als go0, vorzugsweise <3 = I20°, ist.
-
Eine Anordnung dieser Art ist schematisch in Fig. g dargestellt.
Auf dem den Drehmagneten 3 zentrisch umgebenden Eisenring 8 sind zwei Wicklungen
angeordnet, die, unter dem Winkel 8 gegeneinander versetzt, aus je zwei einander
gegenüberliegenden Spulen I, I' und 2, 2' bestehen. Diese sind in der in der Zeichnung
erkennbaren Weise so an den Spannungsteiler g und den dazugehörigen Abgriffkontakt
10 angeschlossen, daß jede der beiden Wicklungen einem Teil des Widerstandes 9 parallel
geschaltet ist.
-
Wenn der Abgriffkontakt IO, wie gezeichnet, in der Mitte steht, so
ist er stromlos, und es fließt ein Strom von der Plusklemme über die Spulen I, I'
und 2, 2' zur Minusklemme. Dabei ist die Wicklungsrichtung so gewählt, daß die durch
Strichlinien angedeutete Feldverteilung entsteht, wobei der Dauermagnet 3 sich in
die gezeichnete Mittellage einstellt. Steht der Abgriffkontakt IO ganz links, so
sind nur die Spulen I und I' stromführend, und man erhält die durch Strich-Punkt-Linien
angedeutete Lage des Feldes. Steht der Abgriffkontakt IO ganz rechts, so sind nur
die Spulen 2 und 2' stromführend, und man erhält die durch Strich-Doppelpunkt-Linien
gekennzeichnete Feldrichtung.