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Selbstabgleichender Kompensator Die Erfindung betrifft einen selbstabgleichenden Kompensator mit mindestens einem Messwerk, auf welches ausser der Messgrösse der ein Anzeigegerät betätigende Ausgangsstrom eines Yerstärkers einwlikt, wobei der von diesem Ausgangsstrom bestreichbare Bereich von seinem Nullpunkt in zweiungleiche Teile geteilt wird. i Selbstabgleichende Kompensatoren dieserArtdienen als Gleichstrom-Verstärker oder alsMesswertumformer - vorzugsweise für Fernmesszwecke'-und enthalten ein richtkraftloses Messwerk - z.
B. ein. richt- kraftloses Galvanometer oder ein Ferrari-Messwerk - dem die zu messende Grösse zugeführt wird ; das Messwerk ist mit einer von einem Verstärker gesteuerten Abtastvorrichtung versehen, der einen Gleichstrom liefert, welcher auf das Messwerk mechanisch oder elektrisch zurückwirkt und die Wirkung der Eingangsgrösse kompensiert. Je nach der Art, wie der Ausgangsstrom dieses Verstärkers auf das Eingangsmesswerk zurückwirkt, werden verschiedene Schaltungen unterschieden. Bei der Drehmomentkompensationsschaltung durchfliesst der Ausgangsstrom des Verstärkers ein zweites Messwerk, welches mit dem Eingangsmesswerk mechanisch verbunden ist und zu diesem ein Gegendrehmoment erzeugt.
Die LindeckRothe-Schaltung und die Saugschaltung enthalten beide je ein einziges Messwerk, u. zw. ein richtkraftloses Galvanometer, dem die Eingangsgrösse, die in diesem Falle eine Gleichspannung oder ein Gleichstrom ist, zugeführt wird und an welchem der Ausgang des Verstärkers elektrisch angeschlossen Ist. Im stationären Zustand ist bei selbstabgleichenden Kompensatoren der Ausgangsstrom des V erstärkera zur Eingangsgrösse proportional und kann dabei praktisch ohne Rückwirkung auf die Eingangsgrösse Anzeigegeräte betätigen und über grosse Entfernungen geführt werden.
Bei den bekannten selbstabgleichenden Kompensatoren werden drei Varianten unterschieden, u. zw. eine, bei welcher der Nullpunkt des Ausgangsstromes des Verstärkers am Anfang des vom Ausgangsstrom überstreichbaren Bereiches liegt, eine zweite, bei welcher sich dieser Nullpunkt in der Mitte des Bereiches befindet und eine dritte, bei welcher der Nullpunkt an einer beliebigen Stelle des Bereiches festgelegt ist. Diese bekannten Schaltungen bestehen teilweise entweder aus einem vom Abtasaystem gesteuerten Wechselstromverstärker dem in weiterer Folge ein Gleichrichter zugeordnet ist, oder aus einer vom Abtastsystem gesteuerten Elektronenröhre bzw. einem Transistor.
Da der Ausgangsstrom bei allen diesen Varianten nur in einer Richtung fliessen kann, ergab es sich zunächst, dass nur die Anordnung zu realisieren war, bei welcher der Nullpunkt am Anfang des vom Ausgangsstrom tiberstreichbaren Bereiches liegt. Zur Realisierung der beiden übrigen Varianten, bedarf es einer zusätzlichen Hilfsspannungsquelle und eines Widerstandsnetzwerkes, wobei dem letzteren eine dreifache Aufgabe zufällt, u. zw. muss es erstens die Differenz der vom Verstärker und von der Hilfsspannungsquelle herMammenden Ströme bilden, zweitens den Hilfsstrom auf den erforderlichen Wert bemessen und zum dritten die Entkopplung des Verstärkerausganges von der Hilfsspannungsquelle bewirken.
Bei der A uslegung des Widerstandsnetzwerkesist zu berücksichtigen, dass die Hilfsspannung dem Netz entnommen wird und zu diesem Zwecke in einem
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vorgesehen ist, kann der Strom sowohl durch die HUfsspannungsquelle, wie durch den Vexstärkerausgang nur in einer Richtung fliessen. Ferner ist darauf Bedacht zu nehmen, dass der vom Verstärker gelieferte Strom möglichst zur Gänze durch den Nutzwiderstand fliesst und nicht etwa duteh den Gleichrichter der Hilfsspannungsquelle. Ebenso soll der von der Hilfsspannungsquelle kommende Strom nicht durch den Verstärkerausgang fliessen, da er den diesem zugeordneten Richtleiter unnötig belasten würde.
Als Lösungs-
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einem der vierBrückenzweige liegt der Nutzwiderstand, während die Widerstände der Übrigen drei Briicken- zweige so bemessen sind, dass den vorstehend angestrebten Bedingungen Rechnung getragen wird, wobei die Entkopplung des Verstärkerausgangesvon der HllfsspaD1lungsquelle durch das Abgleichen der Brücke auf das Brückengleichgewicht erreicht wird. Nachteilig ist allerdings hiebei, dass bei Änderung des Wertes des
Nutzwiderstandes, die Brücke stets entsprechend abgestimmt werden muss. Ausserdem geht ein Teil der vom Verstärker gelieferten. Leistung im Widerstandsnetzwerk verloren.
Nach einer weiteren bekannten Anordnung wird mit dem Abtastsystem ein Gleichstromverstärker in
Gegentaktschaltung gesteuert. Dieser liefert einen positiven und einen negativen Strom gleicher Stärke und entspricht daher der zweiten von den eingangs erwähnten drei Varianten. Durch Verzicht auf die ne- gative Stromhälfte istauch die erste Variante und durch Verzichtauf nur einen Teil dernegativen Strom- hälfte auch die dritte erfüllbar. Nachteilig ist es aber hiebei, dass der Verstärker nicht voll ausgenutzt werden kann.
Durch die Erfindung werden die im vorstehenden angeführten Nachteile dadurch vermieden, dass als
Verstärker ein Gegentakt-Verstärker mit zwei selbständigen Arbeitsstrompfaden dient, dessen einer einen
Widerstand und der zweite eine Reihenschaltung zweier Widerstände enthält, wobei der Wert des Wider- standes des ersten Strompfades grösser ist als die Summe beider Widerstände der Reihenschaltung, und dass ferner der Ausgangsstrompfad die Verbindungsleitung des erstgenannten Widerstandes und des zugehörigen Verstärkerelementes mit dem Zwischenpunkt der Widerstände der Reihenschaltung verbindet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt :
Es zeigen : Fig. 1 ein Schaltschema eines selbstabgleiclienden Kompensators in Drehmomentkompen- sationsschaltung, Fig. 2 eine Ausführung der dazugehörigen Messwerke und Fig. 3 ein Diagramm zur Er- läuterung der Funktion der erfinderischen Einrichtung.
In der Fig. 1 wird den Eingangsklemmen 1 ein zu messender Gleichstrom i zugeführt, welcher die
Spule 2 eines richtkraftlosen Messwerkes durchfliesst. Diese Spule ist mit einer nicht dargestellten Abtast- vorrichtung, z. B. der Fahne eines Bolometers, verbunden, durch welche in bekannter Weise eine gegen- läufige Veränderung des Widerstandswertes zweier Widerstnde 3 und 4 verursacht wird. Die Widerstände 3,
4 sind mit Widerständen 5,6 und einem Potentiometer 7 zu einer Strombrücke geschaltet, an welche ein durch Transistoren 8 - 11 und Widerstände 12 - 19 gebildeter Gegentaktverstärker angeschlossen ist.
An den durch die Kollektoren der Transistoren 10 und 11 gebildeten Ausgang des Gegentaktverstärkers ist die
Reihenschaltung einer Spule 20 eines weiteren richtkraftlosen Messwerkes, eines Anzeigegalvanometers 21 und eines Widerstandes 22, angeschlossen. Die beschriebene Schaltung Ist mit den Polen +,-einer
Gleichspannungsquelle verbunden.
In der Fig. 2 ist eine Ausführung der die Spule 2 und 20 enthaltenden Messwerke dargestellt. Diese
Spulen sind mit Hilfe von Rohrstücken 23 auf einem mit einer Achse 24 drehbaren Waagebalken 25 be- festigt. Sie befinden sich im Magnetfeld je eines Dauermagneten 26 bzw. 27. Durch den Balken 25 sind die beiden Spulen 2 und 20 miteinander mechanisch verbunden, so dass das durch den Ausgangsstrom L des Gegentaktverstärkers in der Spule 20 erzeugte Drehmoment dem durch den Strom i in der Spule 2 er- zeugten Drehmoment entgegenwirkt und dieses kompensiert. Die Schwenkbewegung des Balkens 25 Ist durch Anschläge 28 begrenzt.
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x =--angegeben,Ausgangsstromes des Verstärkers in beiden Richtungen sind.
Liegt der Nullpunkt des Ausgangsstromes des Verstärkers am Anfang des vom Ausgangsstrom liberstreichbaren Bereiches, ist der Sollwert IOand demzufolge x = 0. Liegt der Nullpunkt des Ausgangsstromes des Verstärkers in der Mitte des Bereiches, so
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RtfU : Speisespannung 1 : maximal zulässiger Strom des Transistors 10 bzw. 11 Um : minimale Spannung zwischen der Leitung + und dem Kollektor von 10 bzw. 11 (welche auftritt, wenn der Kollektorstrom den Wert Im hat)
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Selbstverständlich ist die Anwendung des Erfindungsgedankens nicht auf den beschriebenen Verstärker und die Drehmomentkompensationsschaltung beschränkt.
Bei der Lindeck-Rothe-Schaltung und bei der Saugschaltung wird die Spule 20 in Fig. 1 durch einen Widerstand ersetzt, und der über diesem entstandene Spannungsabfall wird zusammen mit der Eingangsgrösse je nach der Schaltung in an sich bekannter Weise einem einzigen Messwert zugeführt.