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Sowohl in Laboratorien als auch in der Industrie und bei der Überwachung von Betriebszuständen ergibt sich immer wieder das Erfordernis, durch elektrische Spannungen dargestellte Grössen in Abhängigkeit von der Zeit und damit auch in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit mit möglichst grosser Genauigkeit zu messen und laufend aufzuzeichnen. Man verwendet hiezu registrierende Spannungsmesser, deren Schreibfeder sich in Abhängigkeit von der angelegten Spannung bewegt und die Änderung derselben auf einem sich zur Schreibbewegung senkrecht fortbewegenden Papierstreifen aufzeichnet.
Es stehen heute derartige Geräte mit einem und mehreren Schreibkanälen zur Verfügung,
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Präzisionspotentiometer, mit dessen Hilfe die Eingangsspannung gegen eine konstante Referenzspannung auf 0 abgeglichen wird, wodurch sich der Ausschlag der Schreibfeder ergibt.
Die Genauigkeit der Aufzeichnung solcher Geräte hängt neben ihrer elektrischen und mechanischen Einrichtung auch wesentlich von der Breite des hiefür verwendeten Registrierpapiers ab. Bei der für
Laboratoriumsgeräte üblichen Breite von 200 mm ist es kaum möglich, mehr als zwei Stellenwerte (Zehnerpotenzen) exakt abzulesen und einen dritten noch zu schätzen. Die übliche Art der Veränderung des Messbereiches durch Vor- und Parallelschalten von Widerständen, durch Spannungsteiler oder durch Unterdrückung des Nullpunktes bringt dann eine perzentuell höhere Messgenauigkeit, wenn sich die Messwerte nur geringfügig, also nur in ihren letzten Stellenwerten ändern.
Sind jedoch Spannungen zu registrieren, deren Wert sich über einen grösseren Bereich ändert oder deren Änderung vorher nicht bekannt ist, ist die Messgenauigkeit immer durch die Ablesegenauigkeit auf zwei Stellenwerte beschränkt.
Eine Methode, die Genauigkeit der Registrierung zu erhöhen, besteht darin, die höheren Stellenwerte mittels einer geeigneten Einrichtung zu kompensieren und nur die letzten zwei dem Schreibgerät zuzuführen. Sollen z. B. vier Stellen exakt ablesbar sein, können die ersten zwei mit Hilfe eines linearen 100-teiligen Präzisionsstufenpotentiometers kompensiert werden. Mit dieser Messanordnung kann sodann eine Spannung von 0000 bis 9999 Einheiten exakt aufgezeichnet werden, wobei die beiden höheren Stellenwerte durch die Einstellung des Kompensationspotentiometers gegeben sind, während die letzten beiden vom Schreiber exakt aufgezeichnet werden.
Solche Messanordnungen sind an sich bekannt. Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie ständig überwacht werden müssen. Sobald sich die aufzuzeichnende Spannung auch in einem ihrer zwei höheren Stellenwerte ändert, muss das Stufenpotentiometer manuell nachgestellt und der eingestellte Wert festgehalten werden.
Auch der erfindungsgemässe automatisch arbeitenden Einrichtung zur genauen Messung und Registrierung elektrischer Spannungen liegt das vorangeführte Messprinzip zugrunde, doch macht sie durch die automatische Einstellung des geeichten Stufenpotentiometers und das Aufzeichen seiner jeweiligen Einstellung die Überwachung überflüssig.
Die Erfindung bezieht sich auf eine automatisch arbeitende Einrichtung zur genauen Messung und Registrierung elektrischer Spannungen, bestehend aus einem registrierenden Spannungsmesser, einem Stufenpotentiometer zur Kompensation eines Teiles der Messspannung und einem Servomotor zur Steuerung des Stufenpotentiometers sowie einem Generator zur Erzeugung der Kompensationsspannung, und besteht darin, dass der registrierende Spannungsmesser einen unteren und einen oberen Endkontakt aufweist, welche mit einem Umschalterrelaissatz verbunden sind, der je nach der Schaltstellung der beiden Endkontakte den Servomotor derart an eine Hilfspannung legt, dass er das Stufenpotentiometer jeweils um eine Schaltstufe vor- oder rückschaltet.
Die Zeichnung zeigt ein Beispiel der gesamten Messeinrichtung im Blockschaltbild. Die beispielsweise auf vier Stellen genau zu registrierende Spannung--E--wird über die Leitung-I--einem 100-teiligen Präzisionsstufenpotentiometer--2--zugeführt. Mittels desselben und der im Generator --3-- erzeugten
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gelegt, dass er das Stufenpotentiometer--2--jeweils um eine Stufe vor- oder rückschaltet.
Die hiezu notwendigen Steuerimpulse erhält der Umschaltrelaissatz--10--von den Endwertkontakten--12 und 13-durch die Schreibfeder--8--des Schreibers-5--, u. zw. dermassen, dass ein Impuls des Kontaktes--12eine Rückschaltung und ein solcher des Kontaktes --13-- eine Vorschaltung des Stufenpotentiometers
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bewirkt.Stufenpotentiometers ausgelöst haben und noch weiterhin Kontakt geben, werden durch den Relaissatz-10- und den Servomotor --9-- unmittelbar weitere Rück- oder Vorschaltungen des Stufenpotentiometers bewirkt, bis kein Kontakt mehr gegeben ist, d. h. die aufzuzeichnende Restspannung im Messbereich des Kanals-2- liegt.
Die vorbeschriebene Automatisierung des Mess- und Registriervorganges verkürzt die hiefür erforderliche Zeitspanne gegenüber der Handbedienung wesentlich. Hiedurch ergibt sich der weitere Vorteil, dass auch noch genügend Messpunkte aufgezeichnet werden, wenn durch ein Schrittschaltwerk zwei oder mehrere zu messende Spannungen jeweils in gleicher Folge abwechselnd an die Messeinrichtung angelegt werden. Sie müssen alle nur innerhalb des gleichen Dekadenbereiches liegen. Die Grenze für die Zahl der mittels der gegenständlichen Messeinrichtung gleichzeitig in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit registrierbaren Spannungen ist lediglich durch den Grad der Übersichtlichkeit bzw. Ablesbarkeit der Aufzeichnung gegeben.
Die Messgenauigkeit der Registrierung elektrischer Spannungen mit der vorbeschriebenen Messanordnung lässt sich durch Vorschaltung weiterer Präzisionsstufenpotentiometer mit Servomotor und Relaissatz und weiterer Schreiber um weitere Zehnerpotenzen erhöhen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Automatisch arbeitende Einrichtung zur genauen Messung und Registrierung elektrischer Spannungen, bestehend aus einem registrierenden Spannungsmesser, einem Stufenpotentiometer zur Kompensation eines Teiles der Messspannung und einem Servomotor zur Steuerung des Stufenpotentiometers sowie einem Generator zur
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Spannungsmesser (5) einen unteren und einen oberen Endkontakt (12, 13) aufweist, welche mit einem Umschaltrelaissatz (10) verbunden sind, der je nach der Schaltstellung der beiden Endkontakte (12, 13) den Servomotor (9) derart an eine Hilfsspannung legt, dass er das Stufenpotentiometer (2) jeweils um eine Schaltstufe vor- oder rückschaltet.
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