DE1017270B

DE1017270B - Moving iron measuring instrument based on the principle of the needle galvanometer

Info

Publication number: DE1017270B
Application number: DEL14553A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Rudolf Schmidt; Hans Partenfelder
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-01-30
Filing date: 1953-01-30
Publication date: 1957-10-10

Description

Dreheisen-Meßinstrument nach dem Prinzip des Nadelgalvanometers Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Dreheisen-Meßinstrument für übereinstimmende Präzisionsmessungen von Gleich- und Wechselströmen zu schaffen, das bemerkenswerte Fortschritte in elektrischer und konstruktiver Beziehung gegenüber den bisher bekannten Instrumenten aufweist.Moving iron measuring instrument based on the principle of the needle galvanometer Die The object of the invention is to provide an electric moving iron measuring instrument for matching Creating precision measurements of direct and alternating currents is remarkable Advances in electrical and constructive relationships compared to the previously known Has instruments.

Unter den Dreheisen-Meßinstrumenten wird jetzt ausschließlich ein Meßwerk angewendet, bei dem zwei Eisen in einer Magnetspule so angeordnet sind, daß sie vom Spulenfeld gleichsinnig magnetisiert werden. Das eine Eisen ist fest gelagert und das andere drehbar angeordnet und wird unter der Wirkung der zwischen den beiden Eisen stattfindenden abstoßenden Kräfte ausgelenkt. Es ist auch eine abgewandelte Form bekanntgeworden, bei der zwei symmetrisch gelagerte bewegliche Eisen und zwei feste Eisen in einem Spulenfeld gleichsinnig magnetisiert werden. Die Auslenkung der beiden beweglichen Eisen findet wiederum unter Einwirkung der abstoßenden Kräfte statt. Moving iron gauges now only include one Measuring mechanism used in which two irons are arranged in a magnetic coil in such a way that that they are magnetized in the same direction by the coil field. One iron is solid mounted and the other rotatably arranged and is under the action of between deflected the repulsive forces taking place in the two irons. It is also one Modified form became known, with the two symmetrically mounted movable Iron and two solid irons are magnetized in the same direction in a coil field. The deflection of the two movable iron takes place in turn under the action of repulsive forces take place.

Der Eigenverbrauch der nach dem vorstehenden Prinzip gebauten Instrumente ist durchweg hoch, soweit es sich um Präzisionsinstrumente der Klassen 0,1 oder 0,2 handelt. Das wirkt sich besonders ungünstig aus bei der Entwicklung von Dreheisenspannungsmessern, die einen höheren Vorwiderstand benötigen. Beispielsweise hat eines der modernsten Instrumente dieser Art einen Eigenverbrauch von 18 Watt im Spannungsbereich von 100-Volt, also eine Stromaufnahme von 30 mA. The self-consumption of the instruments built according to the above principle is consistently high as far as precision instruments of classes 0.1 or 0.2 acts. This has a particularly unfavorable effect on the development of moving iron voltmeters, that require a higher series resistance. For example, one of the most modern has Instruments of this type have a self-consumption of 18 watts in the voltage range of 100 volts, i.e. a current consumption of 30 mA.

Um die bei den nach dem genannten Prinzip gebauten Instrumente auftretenden Nachteile, die ihre Brauchbarkeit als Präzisionsinstrumente einschränken, zu vermeiden, wird erfindungsgemäß ein Dreheisen-A¢eßinstrument nach dem Prinzip des Nadelgalvanometers für die Messung von Gleich- und Wechselströmen unter Verwendung einer Eisenlegierung von niedriger Koerzitivkraft für das Dreheisen vorgeschlagen, das durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale gekennzeichnet ist: a) die Nadel hat die Form eines vorzugsweise rechteckigen Plättchens; b) die Nadel ist von einer Spannbandlagerung getragen; c) die Auslenkung der Nadel wird durch eine Lichtmarke angezeigt, die von einem mit der Nadel verbundenen Spiegel reflektiert und auf einer Skala abgebildet wird; dj das Meßwerk ist mit einem magnetischen Schirm umgeben. To the occurring in the instruments built according to the principle mentioned Avoid disadvantages that limit their usefulness as precision instruments, According to the invention, a moving iron measuring instrument based on the principle of the needle galvanometer for measuring direct and alternating currents using an iron alloy of low coercive force for the moving iron proposed by the union the following known features is characterized: a) the needle has the shape a preferably rectangular plate; b) the needle is on a strap bearing carried; c) the deflection of the needle is indicated by a light mark which reflected by a mirror connected to the needle and displayed on a scale will; dj the measuring mechanism is surrounded by a magnetic screen.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip ist bereits von B e 11 a t i angegeben worden. Die in der Literatur beschriebenen Dreheisen-Meßinstrumente nach B e 11 a t i sind nicht als Präzisionsinstrumente für die übereinstimmend richtige Messung von Gleich-und Wechselströmen mit einer Klassengenauigkeit von 0,1 bis 0,2 und nur einer Skala geeignet. Die bekanntgewordenen Instrumente sind lediglich zum Nachweis von Strömen verwendbar. Sie haben sich in der Praxis als Instrumente zur Messung von Gleich- und Wechsel strömen nicht durchsetzen können, und diese Ausführungsform ist seit langem als unbrauchbar für die Praxis von allen Meßinstrumenteherstellern entweder fallengelassen oder überhaupt nicht aufgegriffen worden. The principle on which the invention is based is already from B e 11 a t i have been specified. The moving iron measuring instruments described in the literature according to B e 11 a t i are not considered precision instruments for the consistent correct Measurement of direct and alternating currents with a class accuracy of 0.1 to 0.2 and only suitable for one scale. The instruments that have become known are only for Detection of currents can be used. They have to be used in practice as tools Measurement of direct and alternating currents can not prevail, and this embodiment has long been considered unsuitable for practical use by all measuring instrument manufacturers either dropped or not picked up at all.

Bei einem bekannten, nach B e 11 a t i ausgebildeten Meßwerk wird als Nadel ein aus mehreren feinen Eisendrähten bestehenden Stäbchen verwendet. Zwangläufig treten bei Messungen Remanenz- und Hysteresefehler auf, die die Anzeige fälschen. Eine übereinstimmend richtige Messung von Gleich- und Wechselströmen ist mit diesem Instrument - nicht möglich. Der Ausschlagswinkel der Nadel beträgt bei dieser bekannten Ausführungsform etwa 450. Zur Erreichung der Nullstellung des körperlichen Zeigers im stromlosen Zustand ist an der Lagerung ein zusätzliches Gewicht angeordnet. Durch diese schwere Ausbildung des beweglichen Organs des Meßwerks und den großen Ausschlagswinkel wird eine hohe AW-Zahl für die Feldspulen benötigt. Diese bekannte Ausführungsform ist etwa 60 Jahre alt und konnte sich in der Praxis nicht durchsetzen. In a known measuring mechanism designed according to B e 11 a t i a stick consisting of several fine iron wires is used as a needle. Inevitably remanence and hysteresis errors occur during measurements, which falsify the display. A consistently correct measurement of direct and alternating currents is with this Instrument - not possible. The angle of deflection of the needle is known in this case Embodiment about 450. To achieve the zero position of the physical pointer in the de-energized state, an additional weight is arranged on the bearing. By this heavy training of the movable organ of the measuring mechanism and the large deflection angle a high AW number is required for the field coils. This known embodiment is around 60 years old and has not been able to establish itself in practice.

Die Nachteile dieses Nadelgalvanometers nach B e II a t i werden bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform durch die Vereinigung mehrerer an sich bekannter Merkmale behoben. Um Remanenz-und Hysteresefehler zu vermeiden, ist die Nadel als Eisenlegierung mit sehr geringer Koerzitivkraft ausgebildet. Durch die Verwendung eines Lichtzeigers ist die Auslenkung der Nadel von etwa 450 bei der bekannten Ausführungsform auf einige Grade verringert. Entsprechend ergibt sich ein sehr geringes Gewicht des beweglichen Organs. Durch die Spannbandlagerung der Nadel wird weiter jede Lagerreibung vermieden, so daß sich eine weitere Empfindlichkeitssteigerung ergibt. Durch die beiden letztgenannten Maßnahmen wird die benötigte AW-Zahl der Feldspulen sehr gering. Der Einfluß von Fremdfeldern ist durch eine Eisenabschirmung beseitigt. The disadvantages of this needle galvanometer according to B e II a t i become in the embodiment according to the invention by combining several per se known features fixed. In order to avoid remanence and hysteresis errors, the Needle designed as an iron alloy with very low coercive force. Through the Using a light pointer is the deflection of the needle by about 450 at the known Embodiment reduced to a few degrees. Accordingly, the result is a very small one Movable organ weight. Due to the tension band mounting of the needle, it will continue any bearing friction avoided, so that there is a further increase in sensitivity results. The last two measures mentioned are the required number of AWs Field coils very low. The influence of external fields is through an iron shield eliminated.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles mit weiteren zweckmäßigen-Rusgestaltungen näher beschrieben. The invention is based on an embodiment shown in the drawing described in more detail with further useful designs.

Fig. 1 stellt dabei eine Vorderansicht und Fig. 2 eine Draufsicht dar. FIG. 1 shows a front view and FIG. 2 shows a plan view represent.

In den Figuren tragen gleiche Elemente gleiche Bezeichnungen. In the figures, the same elements have the same designations.

Ein Nadeleisen 3 ist in dem Feld zweier Spulen 4 angeordnet. Das Nadeleisen ist dabei mit einer Achse 2 verbunden, die an Spannbändern 11 aufgehängt ist. A needle iron 3 is arranged in the field of two coils 4. That The needle bar is connected to an axle 2, which is suspended from tensioning straps 11 is.

Die Spannbänder 11 sind an Spannblattfedern 1 befestigt. Ist die Längsrichtung des Nadeleisens senkrecht zu den Kraftlinien des Feldes, so findet keine Magnetisierung in der Längsrichtung des Nadeleisens und keine Ablenkung desselben statt. Liegt das Nadeleisen mit seiner Längsrichtung in Richtung der Kraftlnien des Teldes, so findet zwar eine Magnetisierung, aber auch keine Ablenkung statt. In allen Zwischenlagen findet sowohl eine Magnetisierung als auch eine Ablenkung statt.The tensioning straps 11 are fastened to tensioning leaf springs 1. Is the longitudinal direction of the needle iron perpendicular to the lines of force of the field, there is no magnetization in the longitudinal direction of the needle iron and no deflection of the same takes place. Lies the needle iron with its longitudinal direction in the direction of the lines of force of the field, see above a magnetization takes place, but also no deflection. In all intermediate layers both magnetization and deflection take place.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dem Nadel einsen 3 die Form eines Rechteckes zu geben. Um die Entstehung von Wirbelströmen im Nadeleisen 3 zu unterdrücken, kann es, insbesondere bei höheren Frequenzen, zweckmäßig sein, dieses aus mehreren übereinandergelegten dünnen und gegeneiiiander isolierten Plättchen herzustellen, die durch Lack oder Klebstoff miteinander verbunden sind. Da das Nadeleisen, wie die Abbildung zeigt, radial symmetrisch im Felde angeordnet ist, heben sidl alle radialen Komponenten der auf das Nadeleisen wirkenden magnetischen Kräfte gegenseitig auf. It has been found to be useful to shape the needle ones 3 of a rectangle. In order to avoid eddy currents in the needle iron 3 suppress, it can be useful, especially at higher frequencies, to do this from several superimposed thin and mutually isolated platelets that are connected to each other by varnish or glue. As the needle iron as the figure shows, is arranged radially symmetrically in the field, lift sidl all radial components of the magnetic forces acting on the needle bar are mutually exclusive on.

Da der Winkel, um den das bewegliche System bei Einwirkung der Feldkräfte gedreht wird, klein ist, etwa 120, andererseits aber ein Skalenbogen von angenähert 900 für die Ablesung des Ausschlagswinkels gefordert wird, ist eine an sich bekannte Lichtmarkenablesung vorgesehen, bei der die Drchung des am beweglichen System befestigten Spiegels 5 durch eine Lichtmarke nach mehrfacher Reflexion an festen Spiegeln auf einer Skala 14 angezeigt wird. Because the angle at which the moving system is under the action of field forces is rotated, is small, about 120, but on the other hand a scale arc of approximated 900 is required for reading the deflection angle is a known one Light mark reading is provided, in which the drilling of the attached to the movable system Mirror 5 by a light mark after multiple reflection on fixed mirrors a scale 14 is displayed.

Die benötigte Lichtquelle ist mit 13 und der sich ergebende Lichtzeiger mit 12 bezeichnet. Das Meßwerk ist ferner mit einem doppelten magnetischen Schirm 9, 10 umgeben. Das Zusmmenwirken dieser Maßnahmen ermöglicht es, ein äußerst genaues und störungsfreies Präzisionsanzeigeinstrument für Geleich- und Wechselstrom zu entwickeln, das sich durch besonders einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet.The required light source is with 13 and the resulting light pointer designated by 12. The measuring mechanism is also equipped with a double magnetic screen 9, 10 surrounded. The interaction of these measures enables an extremely precise and interference-free precision display instrument for direct and alternating current develop, which is characterized by a particularly simple design.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, daß durch die kleinen Abmessungen des Nadeleisens 3 in Verbindung mit seinem kleinen Aussdilagswinkel den Feldspulen äußerst kleine Abmessungen gegeben werden können, so daß nur eine verhältnismäßig geringe Drahtlänge zu ihrer Herstellung erforderlich ist. Another major advantage of the training according to the invention is that by the small dimensions of the needle iron 3 in connection with its small extension angle, the field coils have extremely small dimensions can be so that only a relatively short length of wire for their production is required.

Hiermit ist der außerordentlich große Vorteil erzielbar, daß der Eigenverbrauch der Feldspulen bis auf den zehnten Teil des bei bekannten Instrumenten der Genauigkeitsklasse 0,1 und 0,2010 vorhandenen Eigenverbrauchs von etwa 0,6 ... 1 W auf unter 0,2W vermindert werden kann, ohne daß die Genauigkeit von 0,1 und 0,20/o unterschritten wird.This has the extraordinarily great advantage that personal consumption can be achieved of the field coils except for the tenth part of that of known instruments of the accuracy class 0.1 and 0.2010 existing self-consumption reduced from about 0.6 ... 1 W to below 0.2W without falling below the accuracy of 0.1 and 0.20 / o.

Die Empfindlichkeit des Instrumentes kann in weiten Grenzen dadurch geändert werden, daß die kleine Richtkraft der Spannbänder durch zusätzliche Richtkraftfedern 6 vergrößert wird. Der Skalencharakter läßt sich in weiten Grenzen durch Änderung des Winkels, den das Nadeleisen in seiner Anfangslage mit der Richtung der magnetischen Kraftlinien bildet, verändern. Zu diesem Zweck werden die Feldspulen konstruktiv so gelagert, daß sie um eine Achse drehbar sind, die mit der Drehachse des Nadeleisens zusammenfällt. Für die Dämpfung der Schwingungen kann bei dem geringen Platzbedarf, den das drehbare System erfordert, ohne Schwierigkeit eine aus Dämpfungsblech 7 und -magnet 8 bestehende Wirbelstromdämpfung vorgesehen werden. The sensitivity of the instrument can be varied within wide limits can be changed that the small straightening force of the tensioning straps by additional straightening force springs 6 is enlarged. The scale character can be changed within wide limits the angle that the needle iron in its initial position with the direction of the magnetic Forms lines of force, change. For this purpose, the field coils are constructive mounted so that they are rotatable about an axis that coincides with the axis of rotation of the needle iron coincides. For the damping of the vibrations, with the small space requirement, which the rotatable system requires, without difficulty one made of damping plate 7 and magnet 8 existing eddy current damping are provided.

PATENTANSPROCIIE : 1. Dreheisen-Meßinstrument nach dem Prinzip des Nadelgalvanometers für die Messung von Gleich- mid Wechselströmen unter Verwendung einer Eisenlegierung von niedriger Koerzitivkraft für das Dreheisell, geliennzeicllnet durch die Vereinigulig folgender an sich bekannter Merkmale: a die Nadel hat die Form eines vorzugsweise rechteckigen Plättchens; b) die Nadel ist von einer Spannbandlagerung getragen; c) die Auslenkung der Nadel wird durch eine Lichtmarke angezeigt, die von einem mit der Nadel bervundenen Spiegel reflektiert und auf einer Sakla abgebildet wird; d) das Meßwerk ist mit einem magnetischen Schirm umgeben. PATENT APPLICATION: 1. Moving iron measuring instrument based on the principle of Needle galvanometers for measuring direct and alternating currents using an iron alloy of low coercive force for the turntable, geliennzeicllnet by combining the following known characteristics: a the needle has the Shape of a preferably rectangular plate; b) the needle is on a strap bearing carried; c) the deflection of the needle is indicated by a light mark which reflected by a mirror connected with a needle and depicted on a sakla will; d) the measuring mechanism is surrounded by a magnetic screen.

Claims

2. Flat measuring instrument according to claim 1, characterized. that this Needle bars made of two or more stacked but insulated from each other Individual platelets are composed, which are fixed to one another by varnish or I <lebstof are connected.

3. NIeflinstrument according to claim 1 and 2, characterized in that that the straightening force of the tightening straps is additionally increased by torque springs is.

4. Measuring instrument according to claim 1 to 3, characterized in that Eddy current damping is provided to dampen the vibrations of the rotatable system is.

5. Measuring instrument according to claim 1 to 4, characterized in that the field coils are rotatable about an axis that coincides with the axis of rotation of the needle iron coincides.

Printed publications considered: German Patent Specifications No. 580 586, 520 809; Swiss Patent No. 214 209; Kittler: “Handbook of the Elektrotechnik ”, 1892, p. 216; A. P a 1 m: »Electrical equipment and measuring devices«, Springer-Verlag, 1948, p. 59; »VDI magazine«, vol. 83, no. 11/11/1939, S. 1991; "Archive for Technical Fairs", J 014-4.