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Die Erfindung betrifft ein Messgerät, insbesondere ein Galvanometer, mit einem eingebauten Verstärker mit einer in einem Magnetfeld angeordneten Drehspule, die mit einem innerhalb der Drehspule angeordneten, magnetempfindlichen Element, z. B. einem Hallgenerator, drehvest verbunden ist und mit wenigstens zwei im Magnetfeld angeordneten Speiseleitungen.
Bekannt sind Galvanometer mit einem Dauermagnet, einer Drehspule und einem an dieser angebrachten magnetempfindlichen Element, beispielsweise einem Hallgenerator (s. beispielsweise die sowjetische Urheberschrift Nr. 153 964 Klasse 21e 3030).
Diese bekannte Einrichtung arbeitet als Verstärker für schwache elektrische Signale. Das Eingangssignal wird an die Anschlussleitungen der Drehspule angelegt, wobei den Stromanschlussleitungen des Hallgenerators Gleichstrom zugeführt wird. Das verstärkte Ausgangssignal tritt an den Spannungsanschlussleitungen des Hallgenerators auf.
Der beschriebene Verstärker hat aber einige wichtige Mängel, denn an seiner Drehspule greift nicht nur das vom Spulenstrom erzeugte Drehmoment, sondern auch eine Kraft an, die durch Wechselwirkung zwischen Hallgenerator und Strom und zwischen den Stromanschlussleitungen des Hallgenerators und dem Magnetfeld des Dauermagneten zustande kommt. Ein weiteres an der Drehspule angreifendes Drehmoment wird durch die Spannungsanschlussleitungen des Hallgenerators hervorgerufen. Diese zusätzlichen an der Drehspule angreifenden Kräfte und Drehmomente machen sich besonders bemerkbar, wenn die Empfindlichkeit des Messgerätes bzw. die Verstärkung gesteigert werden soll. Mit der Erfindung soll eine Anordnung angegeben werden, bei der diese Nachteile vermieden sind.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines hochempfindlichen Messgerätes, insbesondere Galvanometer, mit einem eingebauten Verstärker, bei welchem Gerät die Drehspule keinen zusätzlichen Kräften und Drehmomenten ausgesetzt ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Abschnitte der Anschlussleitungen in Richtung der Drehachse der Drehspule angeordnet und an der Drehspule befestigt sind, wobei Endabschnitte der Stromanschlussleitungen des magnetempfindlichen Elementes einseitig der Drehspule angeordnet und so in eine Ebene verlegt sind, dass sie zusammen mit dem magnetempfindlichen Element eine Windung bilden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung folgen aus der nachstehenden erläuternden Beschreibung
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vorne, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II der Fig. l, Fig. 3 eine Ansicht des Messgerätes gemäss Fig. 1 von hinten und Fig. 4 eine Ansicht des Messgerätes gemäss Fig. 1 von oben zeigt.
Eine Drehspule --1-- ist im Magnetfeld eines Permanentmagneten an Spannbändern --4-- drehbar gelagert und ist mit einem magnetempfindlichen Element --2-- und einem Spiegel--3-zur Signalanzeige verbunden. Das magnetempfindliche Element --2-- kann z. B. als Hallgenerator, Gausssches Element ausgebildet sein. Es können jedoch dafür auch Magnetdioden verwendet werden. Im vorliegenden Fall ist das Element --2-- als Hallgenerator ausgebildet.
Stromanschlussleitungen --5, 6-- des Hallgenerators (Fig. 2) verlaufen parallel zur Längsachse der Drehspule--1--und in Endabschnitten in einer zu einer Querebene der Drehspule parallelen Ebene.
Spannungsanschlussleitungen--7, 8-- (Fig. 1, 3) sind an gegenüberliegenden Flachseite des Hallgenerators--2--angeordnet, wobei ein Abschnitt einer jeden Anschlussleitung bis zur Mitte des Generators in Richtung der Längsachse der Drehspule --1-- und anschliessend normal zu deren Längsachse verläuft. Alle Anschlussleitungen des Hallgenerators--2--sind im Bereich der Feldwirkung an der Drehspule befestigt. Die Stromanschlussleitung-5--, die entlang einer der Kanten des von einem Plättchen gebildeten Hallgenerators --2-- verläuft, wird an der Drehspule erst nach Überprüfung bzw. Ausbalancierung im Magnetfeld endgültig befestigt.
Durch die besondere Anordnung der Anschlussleitungen des Hallgenerators entstehen zwei quer zu den Feldlinien des Permanentmagneten liegende Windungen. Die Drehspule--1--und der an dieser angebrachte Hallgenerator --2-- sind so angeordnet, dass die Plattenebene des Generators in der Nullstellung des Messgerätes parallel zu den Feldlinien verläuft. Die Spannungsanschlussleitungen --7 und 8-des Hallgenerators - -2-- sind über einen Widerstand --9-- (Fig. 2) mit Spulenanschlussleitungen-10, 11--verbunden.
Die Wirkungsweise des erfmdungsgemässen Messgerätes ist die folgende : Werden die Stromanschlussleitungen --5 und 6-des Hallgenerators, die zusammen mit dem Hallgenerator eine quer zu den Magnetfeldlinien liegende Windung bilden mit Gleichstrom gespeist, so wirken die an den beiden Windungshälften angreifenden Kräfte gegeneinander und heben sich demzufolge auf. Ebenso gleichen sich auch Kräfte aus, die an der durch die Stromanschlussleitungen --5 und 6--des Hallgenerators gebildeten Windung angreifen. Die Drehspule--1- stellt sich unter der Wirkung dieses Gleichstromes im Magnetfeld des Permanentmagneten so ein, dass die Plattenebene des Hallgenerators parallel zu den Magnetfeldlinien verläuft.
In diesem Zustand lassen sich der elektrische und der magnetische Nullpunkt des Systems durch eine Korrektur mittels einer nicht gezeigten Einrichtung in Obereinstimmung bringen. Diese Einstellung wird durch den Spiegel--3--erleichtert, wenn er von einem Lichtstrahl getroffen wird und dieser Strahl abgelenkt wird. In der Nullstellung steht die Plattenebene des Hallgenerators parallel zu den Feldlinien des Magnetfeldes. Wird nun die Drehspule mit einem elektrischen
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Eingangssignal beaufschlagt, so dreht sich die Drehspule gemeinsam mit dem Hallgenerator im Magnetfeld des Permanentmagneten um einen bestimmten Winkel, der dem elektrischen Eingangssignal proportional ist. Die Grösse der Induktion hängt von diesem Winkel ab und ist infolgedessen dem Eingangssignal proportional.
An den Spannungsanschlussleitungen des Hallgenerators erscheint sodann ein verstärktes Ausgangssignal. Der Verstärkungsfaktor ist durch die Parameter des Hallgenerators sowie durch die Empfindlichkeit der Drehspule, die Induktion im Luftspalt und durch die Grösse des Speisegleichstromes des Hallgenerators bestimmt. Durch Änderung dieses Stromes kann der Verstärkungsfaktor verändert werden. Bei der Drehung des Hallgenerators im Magnetfeld des Permanentmagneten erzeugt der Strom, der die von den Stromanschlussleitungen-5 und 6-gebildete Windung durchfliesst ein Drehmoment, das proportional dem Drehwinkel ist. Dieses Drehmoment wirkt auf die Drehspule im Sinne einer Rückführung. In ähnlicher Weise entsteht ein Drehmoment in der von den Spannungsanschlussleitungen --7 und 8-gebildeten Windung.
Schickt man nun einen Teil des die Spannungsanschlussleitungen --7 und 8-- durchfliessenden Stromes in entsprechender Richtung über den Widerstand --9-- und die Spulenanschlussleitungen--10, 11--durch die Drehspule so bekommt man die Möglichkeit, das erwähnte Rückführmoment welches zu Veränderungen der Empfindlichkeit führt, teilweise oder völlig zu kompensieren. Eine negative Rückführung wirkt sich günstig auf die Vibrationsfestigkeit des Messgerätes aus.
Mit der Erfindung ist die Möglichkeit gegeben, ein hochempfindliches und vibrationsfestes Messgerät zu bauen. Die Beeinflussung der Drehspulen durch zusätzliche Kräfte wird vollständig vermieden, wodurch eine Erhöhung der Genauigkeit des Messgerätes erreicht wird.