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Vielfachmessgerät
Bei Messgeräten ist es bekannt, den Bereich der Messgrösse, z. B. Strom, Spannung oder Frequenz mit Hilfe von Drehknöpfen od. dgl. einzustellen. Der Messbereich wird z. B. durch Einschalten von Widerständen verändert. Es ist ausserdem bekannt, den Messbereich selbsttätig in Abhängigkeit von der Messgrösse durch Schaltglieder, z. B. Relais einzustellen, die auf die jeweilige Art der Messung ansprechen und die Einschaltung der den Messbereich beeinflussenden Mittel bewirken. Neben Relais können auch kontaktlose Schaltelemente oder Kombinationen von Relais und kontaktlosen Schaltelementen zur Einschaltung des jeweiligen Messbereiches verwendet werden. Natürlich muss mit der Umschaltung immer eine Anzeigevorrichtung betätigt werden, die z.
B. in Form eines Zahlenfaktors die Vervielfachung oder Unterteilung des Grundbereiches angibt.
Bei bekannten Geräten sind nun die Messbereiche so gewählt, dass der Endwert des einen Bereiches mit dem Anfangswert des darauffolgenden Messbereiches übereinstimmt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass in dem Fall, in welchem die Messgrösse etwa am Ende des einen bzw. am Anfang des andern Messbereiches liegt, ein starkes Pendeln des Zeigers und ein schnell aufeinanderfolgendes Ansprechen der Umschaltautomatik eintritt, was eine störende Erscheinung beim Messvorgang bei automatisch umschaltbaren Geräten darstellt.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird durch die Erfindung der Vorschlag gemacht, zwei aufeinanderfolgende Messbereiche derart überschneiden zu lassen, dass die zur Umschaltung auf den nächst höheren oder nächst niedrigeren Messbereich vorgesehenen Relais oder Relaiskombinationen oder Transistorrelais eine derart gewählte, an sich bekannte Abfall- bzw. Anzugsverzögerung und damit unterschiedliche Grösse von Abfall- bzw. Anzugsstrom der Relais sowie Auslegung der Transistorstufen der Transistorrelais aufweisen, dass die jeweiligen Steuerstromkreise der Relais erst bei Über- bzw. Unterschreitung eines vorgegebenen Wertes des eingestellten Messbereiches geschaltet werden.
Es ergeben sich also im Bereich der Messbereichüberschneidungen für ein und denselben Messwert zwei verschiedene Stellungsmöglichkeiten des Anzeigegliedes, je nachdem, ob die Messgrösse steigend oder fallend ist.
Das wesentliche der Erfindung besteht also darin, dass durch die erfindungsgemässe Überschneidung der Messbereiche bei steigenden bzw. fallenden Messgrössen trotz der vorhandenen automatischen Messbereichumschaltung in einem weiten Bereich eine Stabilität der Anzeige bzw. eine Stabilität des Messbereiches sichergestellt wird. Die Mittel, mit welchen diese Überschneidung herbeigeführt werden kann, sind an sich bekannt. Beispielsweise ist'der Strom, welcher benötigt wird, um ein Relais zum Anziehen zu bringen, in der Regel deutlich grösser als jener Strom, bei welchem das Relais wieder abfällt. Durch geeignete Bemessung des magnetischen Kreises kann diese "Hysterese" des Relais durchaus beeinflusst werden.
Sofern die Hysterese durch Verwendung eines einzelnen Relais nicht erreicht werden kann, ist es möglich, durch Verwendung von zwei Relais, von welchen das eine für das Schliessen, das andere für das Öffnen des Stromkreises wirksam ist, jede in Frage kommende Hysterese einzustellen. An Stelle von Relais können naturgemäss auch kontaktlose Schaltelemente und/oder Kombinationen von diesen verwendet werden.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine Schaltung gezeigt, welche beispielsweise für ein Spannungsmessgerät für Gleichspannung mit drei verschiedenen Messbereichen Verwendung finden kann. Im kleinsten Messbereich führt der Strompfad im Instrument von der Klemme 1 über den Kontakt 10, das Messwerk 3 zur Klemme 2. Erreicht die Messgrösse einen Wert, der im kleinsten Messbereich zum Endausschlag der Skala des Messwerkes führt, so zieht das Relais 5 an. Dadurch wird der Kontakt 10 geöffnet und damit der Vorwiderstand 20 in den Messstrompfad, der nunmehr über den Kontakt 14 führt, eingeschaltet. Erreicht die Messgrösse im zweiten Messbereich einen Wert, der zum Endausschlag am Messwerk 3 führt, so zieht das Relais 6 an, so dass der Kontakt 14 geöffnet wird.
Dies hat zur Folge, dass auch der Vorwiderstand 21 in den nunmehr über den Kontakt 24 führenden Messstromkreis eingeschaltet wird. Durch an den einzelnen Relais angebrachte Hilfskontakte, z. B. 9, 11, 12 usw. kann durch bekannte Schaltungen sichergestellt werden, dass die Relais oder sonstige Umschalt- bzw. Steuerelemente vor Überlastung geschützt werden. Am zuverlässigsten geschieht dies dadurch, dass beispielsweise bei Umschaltung auf den nächst höheren Messbereich, der z. B. durch das Anziehen des Relais 6 gekennzeichnet sein möge, die Steuerstromkreise der Relais 4 und 5 unterbrochen sind bzw. werden. Die Relais 5,6 und 7 sind in ihrem magnetischen Kreis so bemessen, dass eine deutliche Überschneidung des Messbereiches erreicht wird.
In Fig. l ist durch das Relais 4 angedeutet, dass eine Einrichtung vorhanden ist, die nur einemechanische Umschaltung vornimmt, wobei das Kontaktpaar 8 unbesetzt bleibt. Das Relais 4 kann beispielsweise so ausgelegt werden, dass es dann, wenn die Messgrösse den kleinstmöglichen Messwert erreicht, anspricht ; der kleinstmögliche Messwert möge der sein, bei welchem im kleinsten Messbereich der Zeiger etwa 1 oder 1/2 Skalenteil ausschlägt. Das Anziehen des Relais 4 kann nur dazu verwendet werden, um die Anzeigevorrichtung für den kleinstmöglichen Messbereichfaktor zu betätigen. Es ist jedoch anderseits möglich, mit diesem Relais mit Hilfe der Kontakte 8 einen Stromkreis für eine Anzeigelampe zu schliessen, welche die Betriebsbereitschaft des Gerätes anzeigt.
Sofern nicht gleichzeitig die Anzeigeeinrichtung für den kleinsten Messbereichfaktor betätigt wird, muss im Stillstand des Messgerätes der kleinste Messbereichfaktor bereits angezeigt werden. Diese Messbereichsanzeige würde dann bei Überschreitung des untersten Messbereiches von den nächst höheren Anzeigen abgelöst bzw. überdeckt werden.
Zum Schutze des Messgerätes gegen Überlastung können verschiedene Einrichtungen angeordnet werden. Bekannt ist der Einbau einer Sicherung 18. Zweckmässiger ist es, bei geringem Überschreiten des höchst zulässigen Messbereiches ein weiteres Relais 7 ansprechen zu lassen, welches sowohldas Messwerk als auch die Umsteuerkreise vomStromkreis trennt und damit vor Überlastung schützt. Gleichzei- tig kann dieses Relais eine Anzeigeeinrichtung betätigen, die darauf hinweist, dass der höchst zulässige
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wird, die Abschaltung des gesamten Instrumentes eintritt.
Die Möglichkeit von verhältnismässig hohen Stromstössen am Messwerk ist dann gegeben, wenn das Messgerät unmittelbar an einem verhältnismässig hohen Messwert angelegt wird. Um den Stromanstieg in diesen Fällen in ausreichendem Masse zu dämpfen, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. l eine Drossel 19 vorgesehen. Zusätzlich können noch Kapazitäten, die über das Messwerk 3 geschaltet sind, angeordnet werden.
ImAusführungsbeispiel der Fig. 2 ist eine gleichartige Anordnung wie in Fig. 1 - jedoch mit vereinfachter Schaltung-dargestellt. Entsprechende Teile sind gleichartig bezeichnet. Die Schaltung gemäss Fig. 2 hat den Vorteil, dass weniger Umschaltkontakte und Leitungen benötigt werden. Es muss jedoch durch die Parallelschaltung von Spulen und Vorwiderständen ein erschwerter Abgleich der Widerstandsgrössen mit in Kauf genommen werden.
In Fig. 3 ist als Beispiel eine Vielfachmessgerätumschaltung im Prinzip dargestellt, bei welcher auf Transistoren aufgebaute Triggerstufen zur Steuerung der die Vorwiderstände umschaltenden Relais verwendet werden. Die Messgrösse wird an den Klemmen 31 und 32 angeschlossen, die Hilfsspannung an die Klemmen 32 und 33 gelegt. Als Beispiel ist in Fig. 3 die Schaltung für ein Gleichspannungsmessgerät aufgezeichnet, welches geeignet ist, Spannungen von 6 V bis 300 V = zu messen, wobei'drei verschiedene Messstufen, u. zw. von 6 V bis 30 V, von 30 V bis 150 V und von 150 V bis 300 V. vorgesehen sind. Die Schaltung zeigt das Gerät im spannungslosen Zustand. Die Triggerstufen (sogenannte SchmittTrigger) sind mit 34,35 und 36 bezeichnet.
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Im nichtangesprochenen Zustand ist in der Triggerstufe der Transistor 37 leitend. Die am Ausgang abgenommene Spannung zur Betätigung der nachfolgenden Relaisstufe besitzt geringes negatives Potential. Nach dem Ansprechen wird Transistor 38 leitend und der Transistor 37 gesperrt, wodurch die nachfolgende Relaisstufe zum Ansprechen gebracht wird.
Die Relais sind im Bereich der Triggerstufen mit d, du und d bezeichnet. Mit den gleichen Zeichen sind die ihnen zugeordneten Schalter in das Schaltbild eingetragen. Es ist daraus zu erkennen, dass am Anfang bei geringer Spannung das Relais d1 anspricht, wodurch der Vorwiderstand 39 eingeschaltet wird. Bei Überschreitung einer vorgegebenen Spannung, bezogen auf den Messwert, die in der Grössenordnung von etwa 35... 38 V liegen mag, spricht die Triggerstufe 35 an, wodurch das Relais d anzieht. Dies hat zur Folge, dass der Vorwiderstand 40 zugeschaltet wird, dass anderseits der Strom im Leiter 41 unterbrochen wird, was seinerseits ein Abfallen des Relais d zur Folge hat. In völlig analoger Weise wird bei weiterem Ansteigen der Spannung der Vorwiderstand 42 zugeschaltet.
Die Triggerstufe einerseits und die Relais anderseits sind so ausgelegt, dass beispielsweise die Umschaltung vom Bereich 30 V bis 150 V auf den Bereich 6 V bis 30 V nicht bei 30 V, sondern vorzugsweise bei einer kleineren Spannung, die bei etwa 25 V liegen mag, vonstatten geht. In Verbindung mit der verzögerten Umschaltung bei steigender Spannung ergibt sich somit für Spannungen von 25 V bis 35 V eine Messwertanzeige, welche bei den den Messbereich 6 V bis 30 V überschreitenden Grössen am Ende der Skala, bei Messung einer fallenden Messgrösse, die z. B. den Wert von 30 V geringfügig unterschreitet, am Anfang der Skala abzulesen ist.