DE1038185B

DE1038185B - Arrangement for the electrical damping of the oscillating system of electrical measuring systems

Info

Publication number: DE1038185B
Application number: DEH31553A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Siegfried Goetze
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1957-11-05
Filing date: 1957-11-05
Publication date: 1958-09-04

Description

Anordnung zur elektrischen Dämpfung des schwingenden Systems von elektrischen Meßsystemen Zusatz zum Patent 1 683 Das Hauptpatent 1 012 683 bezieht sich auf eine Anordnung zur elektrischen Dämpfung des schwingenden Systems von elektrischen Meß- und Registrier instrumenten, insbesondere von Schleifenoszillographen und Galvanometern. Dabei ist parallel zum Meßsystem ein Reihen-Resonanzkreis, bestehend aus einem ohmschen Widerstand, einer Selbstinduktion und einer Kapazität, geschaltet. In Reihe mit dieser Parallelschaltung ist ein weiterer Resonanzkreis angeordnet, der aus einer Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes, einer Kapazität und einer Induktivität besteht. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Eigenfrequenzen der beiden Resonanzkreise mit der mechanischen Schwingungsfrequenz des Meß systems übereinstimmen und daß der Widerstand der gesamten Anordnung aus dem Meßwerk und den Resonanzkreisen unabhängig von der Frequenz einen konstanten Wert aufweist. Zu diesem Zwecke werden die Elemente der beiden Resonanzkreise nach folgen den Gleichungen dimensioniert: 1 ~ D L1.C1 O LlCl = t2C2 LQ R1 - r q2 L1 O RjO L2 = C1 (R1 + Ri) 2 L2 = wobei D = Richtmoment des beweglichen Meßsystems, 0 = Trägheitsmoment des beweglichen Meßsystems, r = Dämpfungsfaktor für die Gesamtheit der geschwindigkeitsprnportionalen Dämpfungseinflüsse, ausgenommen die elektrischen, q = durch die Einheit des Stromes im beweglichen Meßsystem erzeugtes Drehmoment, Rj = innerer Widerstand des Instrumentes, a = gewünschter Dämpfungsgrad, css0 = Eigenfrequenz des beweglichen Meßsystems, Ri = ohmscher Widerstand des Reihen-Resonanzkreises, L1 = Selbstinduktion des Reihen-Resonanzkreises, Ct = Kapazität des Reihen-Resonanzkreises, R2 = ohmscher Widerstand des Parallel-Resonanzkreises, L2 = Selbstinduktion des Parallel-Resonanzkreises, C2 = Kapazität des Parallel-Resonanzkreises ist.Arrangement for the electrical damping of the oscillating system of electrical measuring systems Addendum to the patent 1 683 The main patent 1 012 683 relates to an arrangement for the electrical damping of the oscillating system of electrical measuring and recording instruments, in particular loop oscilloscopes and galvanometers. A series resonance circuit, consisting of an ohmic resistor, a self-induction and a capacitance, is connected in parallel to the measuring system. In series with this parallel connection, another resonant circuit is arranged, which consists of a parallel connection of an ohmic resistor, a capacitance and an inductance. The arrangement is made so that the natural frequencies of the two resonance circuits match the mechanical oscillation frequency of the measuring system and that the resistance of the entire arrangement of the measuring mechanism and the resonance circuits has a constant value regardless of the frequency. For this purpose, the elements of the two resonance circuits are dimensioned according to the following equations: 1 ~ D L1.C1 O LlCl = t2C2 LQ R1 - r q2 L1 O RjO L2 = C1 (R1 + Ri) 2 L2 = where D = directional moment of the movable measuring system, 0 = moment of inertia of the movable measuring system, r = damping factor for the entirety of the damping influences proportional to the speed, excluding the electrical, q = torque generated by the unit of the current in the movable measuring system, Rj = internal resistance of the instrument , a = desired degree of damping, css0 = natural frequency of the movable measuring system, Ri = ohmic resistance of the series resonance circuit, L1 = self-induction of the series resonance circuit, Ct = capacitance of the series resonance circuit, R2 = ohmic resistance of the parallel resonance circuit, L2 = self-induction of the parallel resonance circuit, C2 = capacitance of the parallel resonance circuit.

Dieser Dimensionierung der Elemente der beiden Resonanzkreise liegt die Annahme zugrunde, daß die Induktivitäten L1 und L2 frei von ohmschen Widerständen sind. Bei der tatsächlichen Ausführung trifft diese Voraussetzung nicht ganz exakt zu, da die Drosseln, welche die Induktivitäten darstellen, mit einem ohmschen Widerstand behaftet sind, so daß durch die angegebene Dimensionierung der Resonanzkreisbauelemente die Forderung nach einem bei allen Frequenzen der MeBgröße konstanten Widerstand der Gesamtanordnung nur näherungsweise erfüllt wird. This dimensioning of the elements of the two resonance circles lies it is based on the assumption that the inductances L1 and L2 are free of ohmic resistances are. In the actual execution, this requirement does not apply exactly too, because the chokes, which represent the inductances, have an ohmic resistance are afflicted, so that by the specified dimensioning of the resonance circuit components the requirement for a constant resistance at all frequencies of the measurand the overall arrangement is only approximately fulfilled.

Ein Meßgerät mit einer derart dimensionierten Dämpfung genügt zwar den meisten auftretenden Anforderungen, ergibt jedoch noch keine exakte Dämpfung.A measuring device with a damping dimensioned in this way is sufficient most of the requirements that arise, but does not yet provide exact damping.

Die Erfindung hat eine Verbesserung der Dämpfungsanordnung nach dem Hauptpatent zum Gegenstand, durch welche sie auch den höchsten an Oszillographen gestellten Anforderungen gerecht werden kann. The invention has an improvement in the damping arrangement according to the Main patent on the subject, by which they also the highest Oscillographs can meet the requirements.

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur elektrisdlen Dämpfung des schwingenden Systems von elektrischen Aleß- und Registriersystemen, insbeson dere von Schleifenoszillographen und Galvanometern, bei welcher parallel zum Meßsystem ein Resonanzkreis mit einem ohmschen Widerstand, einer Selbstinduktion, einer Kapazität sowie in der Parallelschaltung ein weiterer Resonanzkreis gleicher Eigenfrequenz mit einander parallel liegendem ohmschen Widerstand, Selbstinduktion und Kapazität angeordnet ist und bei welcher die beiden Resonanzkreise so dimensioniert sind, daß ihre Eigenfrequenz mit der mechanischen Schwingungsfrequenz des SIeßsystems übereinstimmt und der Gesamtwiderstand der Anordnung einschließlich des Meßwerkwiderstandes unabhällgig von der Frequenz der Meßgröße einen konstanten Wert hat. Sie besteht darin, daß zur Ausschaltung des schädlichen Einflusses des ohmschen Widerstandes der in dem Parallel-Resonanzkreis angeordneten Drossel bei der Forderung nach einem bei allen Frequenzen der Meßgröße konstanten Widerstand der Gesamtanordnung im gleichen Resonanzkreis ein gleich großer ohmscher Widerstand in Serie mit dem Kondensator geschaltet ist. Die Bemessung der einzelnen Größen in den beiden Resonanzkreisen erfolgt mit Vorteil so, daß die folgenden Gleichungen erfüllt sind: 1 D LlCl O LlCl = L2C2 wobei D = Richtmoment des beweglichen Meßsystems.The invention is based on an arrangement for the electrical damping of the oscillating system of electrical measuring and recording systems, in particular loop oscilloscopes and galvanometers, in which parallel to the measuring system a resonance circuit with an ohmic resistance, a self-induction, a capacitance and another in the parallel connection Resonance circuit of the same natural frequency with parallel ohmic resistance, self-induction and capacitance is arranged and in which the two resonance circuits are dimensioned so that their natural frequency corresponds to the mechanical oscillation frequency of the measuring system and the total resistance of the arrangement, including the measuring mechanism resistance, regardless of the frequency of the measured variable has a constant value. It consists in that, in order to eliminate the harmful influence of the ohmic resistance of the choke arranged in the parallel resonance circuit, an ohmic resistance of the same size is connected in series with the capacitor in the same resonance circuit when a resistance of the overall arrangement that is constant at all frequencies of the measured variable is required . The dimensioning of the individual quantities in the two resonance circles is advantageously carried out in such a way that the following equations are fulfilled: 1 D LlCl O LlCl = L2C2 where D = directional moment of the movable measuring system.

0 = Trägheitsmoment des beweglichen Meßsystems, r = Dämpfungsfaktor für die Gesamtheit der geschwindigkeitsproportionalen Dämpfungseinflüsse, ausgenommen die elek tischen, q = durch die Einheit des Stromes im beweglitzen Meßsystem erzeugtes Drehmoment, Rj = innerer Widerstand des Instrumentes, z = gewünschter Dämpfungsgrad, wo = Eigenfrequenz des beweglichen Meßsystems, Rl = ohmscher Widerstand des Reihen-Resonanzkreises, L1 = Selbstinduktion des Reihen-Resonanzkreises, Cl = Kapazität des Reihenresonanzkreises, = = ohmscher Widerstand des Parallel-Resonanzkreises, L2 = Selbstinduktion des Parallel-Resonanzkreises, C2 = Kapazität des Parallel-Resonanzkreises, R3 = der ohmsche Widerstand der in den Parallel-Resonanzkreis eingeschalteten Drossel und damit auch der Wert des zusätzlichen in Reihe mit dem Kondensator geschalteten ohmschen Widerstandes ist. 0 = moment of inertia of the movable measuring system, r = damping factor for the entirety of the damping influences proportional to the speed, except the elec tables, q = generated by the unit of the current in the flexible measuring system Torque, Rj = internal resistance of the instrument, z = desired degree of damping, where = natural frequency of the movable measuring system, Rl = ohmic resistance of the series resonance circuit, L1 = self-induction of the series resonance circuit, Cl = capacitance of the series resonance circuit, = = ohmic resistance of the parallel resonance circuit, L2 = self-induction of the parallel resonance circuit, C2 = capacitance of the parallel resonance circuit, R3 = the ohmic resistance of the in the parallel resonance circuit switched on choke and thus also the value of the additional ohmic resistor connected in series with the capacitor.

Die Zeichnung zeigt die Schaltung der Anordnung nach der Erfindung. Mit 1 ist die Spannungsquelle, mit 2 ein Vorwiderstand einschließlich des inneren Widerstandes der Spannungsquelle und mit 5 das Meßinstrument. etwa ein Galvanometer, bezeichnet, das die zwischen den Punkten 3 und 4 herrschende Spannung mißt. Parallel zu dem InstrumentS liegt ein Reihen-Resonanzkreis 6, der aus einem ohmschen Widerstand Rr, einer Selbstinduktion L1 und einer Kapazität Ct besteht. In der Zuleitung dieser Parallelschaltung befindet sich ein weiterer als Parallel-Resonanzkreis ausgebildeter Resonanzkreis 7, der aus einem ohmschen Widerstand R2, einer Selbstinduktion L2 und einer Kapazität C2 besteht, die parallel zueinander liegen. Der ohmsche Anteil der die Selbstinduktion L2 darstellenden Drossel ist als ohmscher Widerstand R3 gesondert gezeichnet. In Reihe zu dem Kondensator C2 ist ein ohmscher Widerstand geschaltet, der gleich dem ohmschen Anteil des Widerstandes der Drossel L2 ist und der daher ebenfalls mit R3 bezeichnet ist. Werden die einzelnen Größen der beiden Resonanzkreise so gewählt, daß sie den oben angegebenen Gleichungen genügen, so ist der Gesamtwiderstand der Anordnung, bestehend aus der Parallelschaltung zwischen Meßsystem und Reihen-Resonanzkreis und dem dazu in Reihe geschalteten Parallel-Resonanzkreis, exakt konstant. The drawing shows the circuit of the arrangement according to the invention. With 1 is the voltage source, with 2 a series resistor including the internal one Resistance of the voltage source and with 5 the meter. like a galvanometer, which measures the voltage between points 3 and 4. Parallel A series resonance circuit 6, which consists of an ohmic resistor, is connected to the instrument S Rr, a self-induction L1 and a capacitance Ct. In the lead of this In parallel there is another designed as a parallel resonance circuit Resonance circuit 7, which consists of an ohmic resistor R2, a self-induction L2 and a capacitance C2, which are parallel to each other. The ohmic part the inductor representing the self-induction L2 is an ohmic resistor R3 drawn separately. In series with the capacitor C2 is an ohmic resistor switched, which is equal to the ohmic component of the resistance of the inductor L2 and which is therefore also designated with R3. Will be the individual sizes of the two Resonance circles chosen so that they satisfy the equations given above, so is the total resistance of the arrangement consisting of the parallel connection between Measuring system and series resonance circuit and the parallel resonance circuit connected in series, exactly constant.

Die Anordnung nach dbr Erfindung gestattet deshalb in Verbindung mit elektrischen Meßwerken eine genau naturgetreue Aufzeichnung auch sehr schnell veränderlicher Vorgänge. The arrangement according to the invention therefore allows in conjunction with electrical measuring mechanisms an exactly true-to-life recording also very quickly changeable processes.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Arrangement for electrical damping of the vibrating System of electrical measuring and regulating instruments, in particular loop oscilloscopes and galvanometers, in which a series resonance circuit with parallel to the measuring system an ohmic resistance, a self-induction and a capacitance and in the Feed line to this parallel connection is another resonant circuit in parallel with each other lying ohmic resistance, self-induction and capacitance, and in which the two resonance circles are dimensioned so that their natural frequency corresponds to the mechanical oscillation frequency of the measuring system and the total resistance the arrangement including the measuring system resistance independent of the frequency of the measured variable is, according to patent 1 012 683, characterized in that for switching off the harmful influence of the ohmic resistance of the choke in the parallel resonance circuit with the demand for a constant resistance at all frequencies of the bleßgeräte the overall arrangement an ohmic resistance of the same size in series with the capacitor is switched.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the resonance circuit elements are dimensioned according to the following equations: 1 ~ D LlCl -O L1 C1 = L2 C2 R 43 r q2 L1 + RiO where D = directional moment of the movable measuring system, 0 = moment of inertia of the movable measuring system, r = damping factor for the entirety of the damping influences proportional to the speed, excluding the electrical, q = torque generated by the unit of current in the movable measuring system, Ri = internal resistance of the instrument, a = desired degree of damping, where = natural frequency of the movable measuring system, R1 = ohmic resistance of the series resonance circuit, L1 = self-induction of the series resonance circuit, C1 = capacitance of the series resonance circuit, R2 = ohmic resistance of the parallel resonance circuit, L2 = self-induction of the parallel -Resonance circuit, C, = capacitance of the parallel resonance circuit and R3 = the ohmic resistance of the inductor connected in the parallel resonance circuit and thus also the value of the additional ohmic resistance connected in series with the capacitor.