DE1042101B

DE1042101B - Static tension meter

Info

Publication number: DE1042101B
Application number: DEG20843A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Futterknecht
Original assignee: Futterknecht K G
Current assignee: Futterknecht K G
Priority date: 1956-11-03
Filing date: 1956-11-03
Publication date: 1958-10-30

Description

Statischer Spannungsmesser Instrumente zum Messen statischer Spannungen sind seit altersher bekannt und haben in ihren verschiedensten Ausführungen eines gemeinsam: Sie dienen der direkten Spannungsanzeige ohne Energieverbrauch. Am längsten bekannt sind Bändchen-Elektrometer.Static Tension Meter Instruments for measuring static tension have been known since ancient times and have one in their various designs in common: They are used for direct voltage display without energy consumption. The longest ribbon electrometers are known.

In jüngster Zeit haben statische Voltmeter wieder eine große Bedeutung gewonnen, weil sie entweder allein oder in Verbindung mit Ionisationskammern geeignet sind, die Wirkung ionisierender Strahlen einwandfrei zu messen. Gerade zu diesem Zweck sind in letzter Zeit neue Entwicklungen bekanntgeworden. So hat z. B. die Spannungsanzeige mit leitend gemachten Ouarzfäden zu einer Reihe von Neukonstruktion geführt. Ebenso sind spitzengelagerte Plattenzeiger vorgeschlagen worden.Recently, static voltmeters have become very important again won because they are suitable either alone or in conjunction with ionization chambers are able to properly measure the effect of ionizing radiation. Especially about this one Purpose, new developments have recently become known. So has z. B. the Tension indicator with conductive ouarz threads for a number of new designs guided. Tip-mounted plate pointers have also been proposed.

Bändchen-Elektrometer sind wegen ihrer Lageabhängigkeit und ihrer sonstigen Instabilität für Messungen in Verbindung mit Ionisationskammern nicht geeignet. Mit Ouarzfäden erreicht man in der Regel ablesbare Ausschläge nur mit optischen Einrichtungen; außerdem sind Ouarzfäden zerbrechlich. Spitzengelagerte Zeiger aber vertragen keine robuste Behandlung; außerdem leidet die Ablesegenauigkeit unter den meisten nicht vermeidbaren Lagerreibungen.Ribbon electrometers are because of their position dependency and their no other instability for measurements in connection with ionization chambers suitable. With Ouarz threads you can usually only reach readable deflections with optical devices; In addition, Ouarz threads are fragile. Top stored But pointers do not tolerate robust treatment; in addition, the reading accuracy suffers under most unavoidable bearing rubs.

Alle diese Nachteile werden dadurch vermieden, daß ein Elektrometersystem zur statischen Spannungsanzeige erfindungsgemäß so ausgeführt ist, daß zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode eine aus leitendem oder leitend gemachtem Material bestehende und mit der ersten Elektrode mittels einer Achse leitend verbundene Flachspiralfeder derart angeordnet ist, daß bei Anlegen einer Spannung an die beiden Elektroden die Spiralfeder kegelförmig auseinandergezogen wird.All of these disadvantages are avoided by using an electrometer system for static voltage display according to the invention is designed so that between one electrode and one counter electrode one made of conductive or made conductive Material existing and conductively connected to the first electrode by means of an axis Flat spiral spring is arranged such that when a voltage is applied to the two Electrodes, the spiral spring is pulled apart in a conical shape.

Durch die mit der Auslenkung der Kegelfeder in Richtung ihrer Achse zwangläufig auftretende Drehbewegung um die Achse wird die Anzeigegenauigkeit nicht merklich beeinträchtigt. Beträgt z. B. die Auslenkung in Richtung Achse 5 mm, dann beschreibt das äußere Federende einen Kreisbogen von nur angenähert 0,4 mm. Eine Auslenkung von mehr als 5 mm ist aber auch bei den Ausführungen nach den Fig. 5 und 6 der Patentzeichnung nicht erforderlich. Bei der Ausführung nach Fig.4 genügt sogar eine Auslenkung von 2 mm; die Drehung um die Achse ist dann höchstens 0,2 mm. Dazu kommt, daß durch unlineare Aufteilung der Skala jeder Drehung um die Achse Rechnung getragen werden kann.With the deflection of the conical spring in the direction of its axis Inevitably occurring rotary movement around the axis will not reduce the accuracy of the display noticeably impaired. Is z. B. the deflection in the direction of the axis 5 mm, then the outer spring end describes an arc of only approximately 0.4 mm. One However, deflection of more than 5 mm is also possible in the embodiments according to FIG. 5 and 6 of the patent drawing not required. In the execution according to Fig. 4 is sufficient even a deflection of 2 mm; the rotation around the axis is then at most 0.2 mm. In addition, due to the non-linear division of the scale, every rotation around the axis Can be taken into account.

Daß die Ausschlagsgröße des Zeigers bei gegebener Spannung von der Zugkraft der verwendeten Feder # ahlu in-t, n ist selbstverständlich. Im allgemeinen ist eine robuste Ausführung der Feder wünschenswert. Der dadurch bedingte kleinere Zeigerausschlag kann unter Zuhilfenahme verschiedener neuartiger Ablesevorrichtungen, die im folgenden im Zusammenhang mit der Erläuterung der Zeichnungen Nr. 4, 5 und 6 beschrieben sind, vergrößert werden.That the deflection size of the pointer for a given voltage depends on the The tensile force of the # ahlu in-t, n spring used is a matter of course. In general a robust design of the spring is desirable. The resulting smaller one The pointer deflection can be measured with the aid of various novel reading devices, in the following in connection with the explanation of drawings nos. 4, 5 and 6 are enlarged.

Es ist offensichtlich, daß die beschriebene, den Erfindungsgedanken darstellende Anordnung einen wesentlichen Fortschritt gegenüber den seither bekannten Systemen darstellt. Mit der neuen Anordnung können vor allem auf kleinem Raum große Ausschlagswinkel erreicht werden, wie sie sonst nur bei spitzengelagerten Zeigersystemen oder bei Bändchen-Elektrometern erzielt werden können. Die gedrängte Bauart ist von großer Wichtigkeit, wenn es sich z. B. darum dreht, kleine Ionisationsräume zu schaffen, wie sie bei Dosimetern für sehr hohe Röntgendosen erforderlich sind.It is obvious that the described, the inventive idea Representative arrangement represents a significant advance over the previously known Systems. With the new arrangement, large Angle of deflection can be achieved, as is otherwise only possible with point-mounted pointer systems or can be achieved with ribbon electrometers. The compact design is of great importance when z. B. revolves around small ionization spaces to create, as they are required for dosimeters for very high x-ray doses.

Die Anordnung einer Spiralfeder innerhalb eines Elektrometersystems und die Ausbildung der Elektroden kann naturgemäß sehr vielseitig sein und wird von dem Verwendungszweck bestimmt, ebenso die Art der Ablesevorrichtung.The arrangement of a coil spring within an electrometer system and the design of the electrodes can, of course, be and will be very versatile determined by the intended use, as well as the type of reading device.

Das allen möglichen Ausführungsformen Gemeinsame und den Gegenstand der Erfindung Kennzeichnende zeigt die schematische Anordnung der Fig. 2 der vorgelegten Zeichnung: 7 ist eine Elektrode, auf der die Spiralfeder befestigt ist; 8 zeigt diese in feldfreier Lage; 9 in einem elektrischen Feld gegen die Elektrode 10.That which is common to all possible embodiments and the object Characteristic of the invention shows the schematic arrangement of Fig. 2 of the presented Drawing: Fig. 7 is an electrode on which the coil spring is mounted; 8 shows these in a field-free position; 9 in an electric field against the electrode 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung stellen die Fig. 1 sowie 3 bis 6 der vorgelegten Zeichnung dar.Provide advantageous developments of the subject matter of the invention Figures 1 and 3 to 6 of the drawings presented.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wie die neue Anzeigevorrichtung beispielsweise in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet werden kann. Es ist nur ein Viertel der Gehäuselänge gezeichnet; in dem übrigen Teil ist die Isolatorenabstützung und die Ladevorrichtung untergebracht, die hier nicht interessier ren. 1 bedeutet eine isoliert aufgehängte Elektrode, auf der die Spiralfeder 2, deren Ende direkt als Zeiger ausgebildet ist, mit einer festen Achse 3 befestigt ist. Die Gegenelektrode bildet hier das Gehäuse 4, in de_>en oberer Kappe 5 eine Skala 6 die Ablesung des jeweiligen Zeigerausschlages ermöglicht. Dabei ist die Kappe 5 aus durchsichtigem Material hergestellt, während das übrige Gehäuse 4 undurchsichtig ist.Fig. 1 shows an embodiment as the new display device for example can be arranged in a cylindrical housing. It is only drawn a quarter of the housing length; in the rest Part is the isolator support and the loading device housed, which are not of interest here Ren. 1 means an isolated suspended electrode on which the spiral spring 2, the end of which is designed as a pointer, attached to a fixed axis 3 is. The counter electrode here forms the housing 4, in the upper cap 5 a Scale 6 enables reading of the respective pointer deflection. Here is the Cap 5 made of transparent material, while the rest of the housing 4 is opaque is.

Um eine Schrägstellung der Zeigerspitze der Feder zu verhindern, ist die letzte (größte) Windung der Spiralfeder als geschlossener Ring ausgebildet. Die Praxis hat gezeigt, daß es bei der Ausbildung der Feder vorteilhaft ist. diese aus rechteckigem Material herzustellen, wobei es auf den Verwendungszweck ankommt, ob die rechteckige Form horizontal oder vertikal gewickelt wird. Ein rechteckiger Querschnitt, in horizontaler Richtung gelegt, benötigt erheblich größere Feldstärken als in vertikaler Richtung. Für bestimmte Verhältnisse lassen sich jedoch auch runde Querschnitte verwenden.To prevent the pointer tip of the spring from tilting, is the last (largest) turn of the spiral spring is designed as a closed ring. Practice has shown that it is advantageous in the formation of the spring. these made of rectangular material, depending on the intended use, whether the rectangular shape is wrapped horizontally or vertically. A rectangular one Cross-section, placed in the horizontal direction, requires considerably greater field strengths than in the vertical direction. For certain proportions, however, they can also be round Use cross-sections.

Fig. 3 stellt einen Querschnitt durch eine Systemanor dnung dar, wie sie in Fig. 1 beispielsweise schon beschrieben ist. jedoch mit dem Unterschied, daß das Gehäuse 11 eine nockenartige Ausbildung 12 erhalten hat, die eine Feldhomogenisierung gegenüber der Elektrode 13 bewirkt. Obwohl die neue Spiralfederanzeigevorrichtung in sich sehr stabil ist und; auch ohne weiteres stärkere Erschütterungen erträgt, sind für stärkere Beanspruchungen, z. B. bei Fallproben, ohne weiteres Einrichtungen möglich, die ein Auspendeln der Feder nach allen Richtungen verhindern. Zu diesem Zwecke ist eine einige Zehntel starke Ver-Nngerung 4 der Achse aus Kunststoff vorgesehen.Fig. 3 shows a cross section through a Systemanor extension, such as it has already been described in FIG. 1, for example. but with the difference that the housing 11 has received a cam-like formation 12 which homogenizes the field causes relative to the electrode 13. Although the new coil spring indicator is very stable in itself and; can easily withstand stronger vibrations, are for heavier loads, e.g. B. with drop tests, without further facilities possible, which prevent the spring from swinging in all directions. To this For this purpose, a few tenths of a thickness 4 of the axis made of plastic is provided.

Fig.4 ist eine schematische Darstellung der Able-evorrichtung für den Zeigerstand mit Hilfe einer Vergrößerungslinse. Diese Linse 15 kann in die durchsichtige Kappe 16 direkt eingespritzt werden und bewirkt eine wählbare Vergrößerung der Zeigerspitze und der Gradeinteilung auf der Skala 17. Der Ge-';amtausschlag der Feder kann damit, sei es durch Verringerung der Spannung, sei es durch Vergrößerung der Rückstellkraft der Feder, beliebig klein gehalten werden. Zur Ausschaltung der Paralaxe wird auf der Kappe senkrecht zur Linsenmitte ein Bezugsstrich 18 angeordnet. Wird dieser Bezugsstrich mit der Zeigerspitze in Deckung gebracht, so können die entsprechenden Werte auf der Skala abgelesen werden.FIG. 4 is a schematic representation of the reading device for the pointer position with the aid of a magnifying lens. This lens 15 can be injected directly into the transparent cap 16 and causes a selectable enlargement of the pointer tip and the graduation on the scale 17 Restoring force of the spring can be kept as small as desired. To eliminate parallax, a reference line 18 is placed on the cap perpendicular to the center of the lens. If this reference line is brought into line with the tip of the pointer, the corresponding values can be read off the scale.

Fig. 5 stellt eine prinzipiell andere Ablesemöglichkeit dar. Die Skala 19 ist auf der Vorderseite der Kappe angeordnet. Eine Hilfseinrichtung zur Ermittlung der jeweiligen Skalenwerte ist ein senkrecht von der Kappe heruntergeführtes, dunkelgefärtes Kunststoffhaar 2U, das als Bezugspunkt dient. Die Ablesung erfolgt für diesen Fall nach der Vorschrift: Bezugspunkt wird mit der Zeigerspitze zur Deckung gebracht und der jeweilige Skalenstrich in der Blickrichtung angelesen. Diese Anordnung hat zwei Vorteile: Erstens: Die Entfernung des Bezugspunktes aus der Mitte senkrecht zur Skala bestimmt den Blickwinkel zwischen 0 und Endstellung des Zeigerausschlages und damit die Breite der Skala. Zweitens: Eine seitliche Verlagerung des Bezugspunktes aus der Systemmitte nach links oder rechts ermöglicht es, die Linearität des Zeigerablaufes auf der Skala zu ändern.Fig. 5 shows a fundamentally different reading option. The scale 19 is arranged on the front of the cap. An auxiliary device for investigation of the respective scale values is a dark-colored one drawn down vertically from the cap Synthetic hair 2U, which will serve as a reference point. The reading takes place in this case according to the rule: the reference point is brought into line with the tip of the pointer and read the respective scale mark in the viewing direction. This arrangement has two advantages: First: The distance of the reference point from the center perpendicular to the scale determines the viewing angle between 0 and the end position of the pointer deflection and thus the breadth of the scale. Second: a lateral shift of the reference point from the center of the system to the left or right enables the linearity of the pointer sequence to change on the scale.

Fig. 6 zeigt eine neue Abwandlung des Ableseprinzips. An Stelle des in Fig. 5 senkrecht in den Raum hineinragenden Kunststoffhaares 20 ist auf der Rückwand der Kappe ein senkrechter Bezugsstrich 21 vorgesehen, der, wiederum mit der Zeigerspitze zur Deckung gebracht, die entsprechenden Skalenwerte abzulesen gestattet. Für diesen Fall ist es vorteilhaft, die Zeigerspitze nicht am Federende abzuwinkeln. sondern als Tangente am Federumfang 22 hochzuführen. Dadurch wird ebenfalls eine Vergrößerung des Blickwinkels erreicht.6 shows a new modification of the reading principle. Instead of In FIG. 5, plastic hair 20 projecting perpendicularly into the room is on the rear wall a vertical reference line 21 is provided on the cap, again with the pointer tip brought into congruence, allowed to read the corresponding scale values. For this In this case, it is advantageous not to bend the pointer tip at the end of the spring. but run up as a tangent on the spring circumference 22. This also makes an enlargement of the viewing angle.

Claims

PATL \ TAirSPRCCIIE: 1. Electrometer system for static voltage display, characterized in that between an electrode and a counter electrode a made of conductive or made conductive material and with the first electrode by means of an axis conductively connected flat spiral spring is arranged in such a way, that when a voltage is applied to the two electrodes, the spiral spring is conical is pulled apart.

2. Electrometer system according to claim 1, characterized in that that the end of the spiral spring is designed as a pointer.

3. Electrometer system according to Claim 1 and 2, characterized in that the one connected to the spiral spring Electrode is arranged in such a way in a cylindrical housing that the cylindrical Housing forms the counter electrode.

4. Electrometer system according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the cylindrical housing with a transparent cap with Scale is covered, in which the pointer tip of the measuring system protrudes.

5. Electric network system according to claims 1 to 4, characterized in that the cylindrical counter-electrode has a field-homogenizing projection compared to the spiral spring.

6. Electrometer system according to claims 1 to 5, characterized in that the cap according to claim 4 a lenticular compression is injected, which is used for optical magnification the pointer tip of the scale lines and the scale fields.

7. Electrometer system according to claims 1 to 6, characterized in that as a reference point for the reading the pointer deflection in the cap a sufficiently stable hair in a suitable place is appropriate. B.

Electrometer system according to claim 7, characterized in that the position of the hair attached in the cap either to the left or to the right of the system center is changeable.

9. Electrometer system according to claim 1 to 6, characterized characterized in that as a reference point for reading the pointer deflection on the a fixed reference line is attached to the rear of the cap wall.