Elektrische Vorrichtung in Kompensationsschaltung. Man kann kleine elektrische Leistungen in der Weise zur Steuerung von Vorrichtun gen dienstbar machen, dass diese ,geringen elektrischen Leistungen, wie es im Schwei zer Patent Nr. 223626 beschrieben ist, einer Induktivität zugeführt werden und durch plötzliche Schwächung des Flusses in dieser Induktivität die in ihrem Magnetfeld gespei cherte Energie als elektrischer Steuerimpuls zur Wirkung gebracht wird.
Das den Fluss in der Induktivität schwächende Organ kann ein periodisch betätigter, mit der Induktivität in Reihe liegender Unterbrecher sein, und die in zeitlichen Abständen erzeugten elektri schen Impulse können über eine gitter gesteuerte Entladungsröhre einem Betäti gungskreis zugeführt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung in Kompensations schaltung, die sich kennzeichnet durch einen mit seinem Eingang im Nullzweig der Kom- pensationsschaltung liegenden Steuerumfor mer, in welchem die im Nullzweig auftretende geringe elektrische Leistung einer Induktivi- tät zugeführt wird und durch in zeitlichen Abständen erfolgende plötzliche Schwächung des Flusses in dieser Induktivität die in ihrem Magnetfeld gespeicherte Energie als elektrische Steuerimpulse zur Wirkung ge bracht werden,
wobei der Abgleich der Kom pensationsschaltung durch einen vom Aus gang des Steuerumformers über Hilfsglieder gesteuerten und von einem Messinstrument angezeigten Strom bewirkt wird, dessen Stromstärke ein Vielfaches des im Messstrom- kreis der Kömpensationssehaltung auftreten den Stromes ist.
Die Vorrichtung kann somit als Gleichstromverstärker Verwendung fin den. Zweckmässigerweise_ wird als ein den Fluss in der Induktivität schwächendes Or gan ein periodisch betätigter, in Serie mit der Induktivität liegender Unterbrecher, z. B. ein Schwingkontaktsehalter. verwendet., und die in gleichen zeitlichen Abständen erzeug ten elektrischen Impulse können den Gittern von Entladungsröhren zugefiihrt werden.
deren Anodenströme einen Motor steuern, der einen den Abgleieh bewirkenden Wider stand verstellt. Liegen die gitter#1.esteiierteri Dampf- oder Gasentladungsröbren an einer Anodentveehselspariiiung. so wird zweck mässig dieser Sehalter ini Rhvthinus der r Z@ echsclsliannung besteuert. Es erfolgen dann die Ziindiniptilse im
Entladungsrohr synchron mit der Anodenspannung. so dass jeder Impuls zu einer gleichwertigen Steuer wirkung führt.
Ausführungsbeispiele des Erfindungs- gegenstandes, die als Clleielistromverstärker bezw. -iNTesswertnniformer ver\vendet sind, seien im folgenden an Hand der Figuren er läutert.
Bei der Vorrichtung narb Fig. 1 liegt- ein zum 3lessen von@cleuchttingsaürhen dienen- des Pliotoeleinent C an den Kleninien :
1. B einer Konipensationssclialtung, wele.lie im wesentlichen durch zwei Widerstände F. (., deren Widerstandsverhä ltnis dein gewünsch- ten Ver.tärkungsverhältnis entspricht, sowie durch eine Spannungsquelle 11 gebildet wird. Sollen z.
B. die in dem Photoelement erzeug ten sehwachen Ströme uni den Faktor 111I1(1 verstärkt werden, so muss der Widerstand F gleich 10(.1() . (T sein. Im Nullzweig <I>D,
</I> L der Kompensationsschaltung liegt die Drossel spule Di- und der synchron init der Netz- wecIiselspannting@ betätigte Sehalter Srb. Bei der Betätigung deSehalters Sch entstehen in den beiden Sel:untlärwieklungen .S, und S. der Induktivität die elel:
ti@ischen Steuer- impulse, die auf die Gitter der beiden Strom tore R1 und R_ in entgegengesetzterRichtung wirken. Im Anodenkreis jedes Stromtores liegt eine Feldwicklung r, bezw. K_ eines Motors 31o. dessen Anker fest an der Netz- wecliselspannung liegt ttnd der den .Wider stand IV verstellt.
In dein Messinstrument 31e gelangt dann der gegenüber dein Photo strom uni ein Vielfaches, also z. B. um das 10U0faeh stärkere Kompensationsstrom zur :Anzeige, welcher eine Abbildung der im Photoelement erzeugten schwachen Strom stärke darstellt. Das Messinstrument kann daher unmittelbar in den Masseinheiten der zti messenden Beleuchtungsstärke geeicht sein.
Es gelingt auf diese Weise, ohne An- ,#vendung hocheinpfindlicherInstrumente, wie z. B. eines Galvanometers, ausserordentlich schwache elektrische Spannungen oder Ströme völlig linear verstärkt in einem normalen Messinstrument zur Anzeige zu bringen.
Nach diesem Prinzip lassen sich auch Vorrichtungen zum Messen eines Produktes oder Quotienten zweier Messgrössen bauen, wenn man nämlich zwei Kompensations schaltungen vorsieht, deren jede einen einer Messgrösse zugeordneten Nullzweig aufweist.
lin Eingangs- und Ausgangskreis des Steuer umformers liegende, synchron arbeitende ITm- schalter bewirken die wechselweise Anschal- tung des Eingangs des Steuerumformers auf die beiden Nullzweige bei gleichzeitiger Um legung der Steuerwirkung des Ausgangs auf die sekundären Kreise der betreffenden Koni- pensationssehaltungen. die ihrerseits durch einen Produkten- oder Quotientenbildner
init- einander verbunden sind. Der Produkten oder Quotientenbildner kann in zweckmässig ster Weise in einem dynamometrischen oder cineni Kreuz- oder T-Spuleninstrun.ent be stehen. Für die @Lessung von Produkten oder Quotienten ist, die Anwendung eines solchen Gleichstromverstärkers von besonderer Be deutung, da es hier in erhöhtem Masse auf geniigend grosse elektrische Leistungen für den Produkten- oder Quotientenbildner an kommt.
Es ist. ein besonderer Vorzug eines aus einer Speicherdrossel, einem Unterbre cher und zwei Entladungsröhren bestehenden Steuerumformers, dass man für beide Fak toren des Produktes bezw. für Zähler und Nenner des Quotienten mit einem Steuer umformer auskommt. Da die Messgrössen in den sekundären Kreisen jeweils bestehen blei ben, bis ein neuer Steuerimpuls eintritt,
ist auch während der Nachstellung einer Mess- grüsse die Produkten- bezw. Quotientenbil- dung sichergestellt und bis auf die in der Zwischenzeit etwa eintretenden kleinen Än derungen der jeweils andern Messgrösse rich tig wiedergegeben. Diese geringfügigen Ab weichungen kann man im Gegensatz zu Fall bügelreglern und ähnlichen Instrumenten durch die Wahl höherer Unterbrecherfrequen- zen so weit herunterdrücken, dass sie für die Messung praktisch ohne Bedeutung bleiben.
Im Bedarfsfalle kann der mechanische Synchron schalter auch durch eine Elektronensteuer röhre ersetzt werden.
In der Fig. 2 ist die Anordnung eines elektrischen Messwertumformers zur Messung des Quotienten aus einem Druck und einer Temperatur mit einem Kreuzspulenmesswerk Kr dargestellt.
In der einen Kompensations schaltung liegt im primären Kreis (Mess- stromkreis) eine Druckdose U, die einen dem Druck proportionalen Messstrom erzeugt, und ein grosser Widerstand F1;
im sekundären Kreis (Kompensationsstromkreis) die Span nungsquelle H, .der kleine Widerstand G1 und der Verstellwiderstand W,. In der zweiten KonpensationsschaItung liegt im Messstrom- kreis das Thermoelement V sowie gegebenen falls der hier oft entbehrliche grosse Wider stand F.. und im Kompensationsstromkreis die Spannungsquelle H,
der kleine Wider stand G2 und der Verstellwiderstand W2. In die beiden Nullzweige Dl, E, und Dz, E, wird durch den Umschalter S der aus Spei cherdrossel und Unterbrecher bestehende Ein gangskreis des Steuerumformers M abwech selnd eingeschaltet.
Synchron mit dem Um schalter S legt der Umschalter T den Aus gang des Steuerumformers auf die Verstell motore, deren einer, Q1, den im Druckkom- pensationsstromkreis liegenden Widerstand W1 und deren anderer, Q., den im Tempe- raturkompensationsstromkreis liegenden Wi derstand W. verstelllt. Die hierdurch ge steuerten Kompensationsströme kommen in dem Kreuzspuleninstrument hür,
in welchem die Quotientenbildung stattfindet, zur An zeige.
Unter Umständen kann auch ein einziger Verstellmotor für beide Kreise Verwendung finden, wenn man statt des synchron mit dem Umschalter -S arbeitenden Umschalters T im Ausgang des Steuerumformers einen mechanischen Synchronumschalter verwen det, welcher den Verstellmotor abwechselnd mit der Achse der beiden Regelwiderstände W1 und W" kuppelt. Mit grundsätzlich den gleichen Mitteln können Summen und Diffe renzen von Messgrössen zur Anzeige gebracht werden.
Häufig besteht die Notwendigkeit, als Mass für die physikalische Messgrösse eine mit ihr eine nicht lineare Funktion bildende andere Grösse zu wählen, beispielsweise also den Druckabfall als Mass der Geschwindig keit eines strömenden Mediums. In diesem Falle ist bekanntlich der Druckabfall pro portional dem Quadrat der Strömungs geschwindigkeit. Die Anwendung des be schriebenen Messwertumformers gestattet un ter Messung des Druckabfalles die unmittel bare Anzeige der Strömungsgeschwindigkeit, ohne dass es der Zwischenfügung eines Radi- zierwerkes, dessen mechanische Ausführung nicht immer zuverlässig ist, bedarf.
Auch andere nichtlineare Verhältnisse lassen sich mit einem solchen 1VIesswertumfo.rmer unmit telbar auswerten; es kommt nur darauf an, dass im Kompensationsstromkreis ein nicht lineares Element angeordnet wird, dessen Charakteristik invers zu der gewünschten Funktion ist. Ein Ausführungsbeispiel soll an Hand der oben bereits erwähnten Geschwindigkeits messung am strömenden Medium nach Fig. 3 erläutert werden.
In der Kompensationsschal tung mit dem Steuerumformer M im Null zweig D-E liegt im Messstromkreis eine Druckdose U, welche den Druckabfall an dem Venturirohr X in einen elektrischen Strom umsetzt, der zwar dem Druckabfall, aber nicht der eigentlich anzuzeigenden Ge schwindigkeit des strömendenMediumsdirekt proportional ist, und der Widerstand F.
Zwi schen einem der Verstellwiderstaird W, die Spannungsquelle H und das Anzeige-, Regi- strier- oder Zählgerät R enthaltenden Nach steuerkreis und dem Kompensationsstrom- kreis der Kompensationsschaltung liegt als verbindendes Element zur Durchführung der Radizierung der Therniouinforiner Y.
Sein Heizkreis liegt im Naclisteuerkreis. Seine Gleielispantiung wirkt auf den Kompen- .ationsstroml-,reis. Da nun die Abliängibkeit de=,
Stromes ini Nachsteuerkreis von der ( leiehspannung des Thermouinforniers <B>I'</B> die T t' inverse Funkbott zu der Abliänäiglzeit zwi schen Druckabfall und Strömung.sn-eseliwin- diukeit ini Venturirohr X ist, ist der Strom im Nachsteuerkreis des Gleichstromverstär kers der Geschwindigkeit ini Venturirohr direkt proportional, und das Mess-,
Registrier- oder Zählgerät r ini Naclisteuerkreis kann unmittelbar in Sti-öniungagesclnvindigheitezi oder den diesen proportionalen Mengen (ge eicht sein.
Der Abgleich der Kompensations- schaltung erfolgt über den vom Steuerunifor- mer 1I gesteuerten Verstelluiotor Q, welcher seinerseits den Widerstand <B>TU</B> im Nachsteuer kreis jeweils bis zum Abgleicli verstellt.
Bei der 3lessung von andern physikali- sehen Grössen, die mit der als Mass dienenden Grösse in niebtlinearer Abhängigkeit stelzen.
können je nael. der Charakteristik auch andere Sclialteleniente, wie Entladungsröhre. Troekengleiehrieliter, Eisenwasserstoffwider- stände, U rdoxwiderstände und dergleichen, Anwendung finden. Zinn Beispiel kann es zweckmässig sein.
Spannungen oder Ströme ini logarithmiseben Massstab zti messen. Durch Einfügung einer Elektronenröhre, deren Kennlinie ini Anlauf exponentiell ver- verläuft. also die inverse Funktion liefert, kann diese Forderung erfüllt werden.
Natür lich kann an Stelle einer elektrischen Uupp- lung zwischen dem Aasgang des Verstärkers und der Kompensationsspannung eine zneclia- nisclie Kupplung über Ktirvenscheil-)
en in Art eines mechanischen ITmreelienwei-kes Ver -endnng' finden. Bei komplizierteren Funktionen wird sieh dtts nicht immer urn- @ehen lassen.
Die Verwendung von rein elek trischen Kupplungen wird jedoch, wenn man die Wahl zwischen beiden hat, i.n allgeinei- nez. wegen des geringeren Aufwandes vorzu- ziehen sein.