DE1051386B - Electronically controlled motor counter with compensation circuit for direct current and currentless voltage integration - Google Patents
Electronically controlled motor counter with compensation circuit for direct current and currentless voltage integrationInfo
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R11/00—Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
- G01R11/30—Dynamo-electric motor meters
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die zur Zeit üblichen Gleichstrommotorzähler besitzen folgende ungünstigen Eigenschaften: Die Spannungs-Drehzahl-Kennlinie ist nicht linear, d. h., der Gesamtdrehwinkel ist nur in erster Näherung proportional dem Strom-Zeit-Integral (Ladung) oder dem Spannungs-Zeit-Integral. Besonders große Abweichungen von der Linearität treten am Anfang der Kennlinie (Anlaufgrenze) und bei sehr hohen Drehzahlen auf. Auch im mittleren Bereich der Kennlinie, dem eigentlichen Arbeitsbereich des Motorzählers, ist die erreichbare Genauigkeit nicht sehr groß. Der brauchbare Arbeitsbereich erstreckt sich meistens nur über eine Zehnerpotenz. Zudem ist die Drehzahl noch von der abgenommenen Leistung abhängig, und es muß infolgedessen mit einer Veränderung dear Kennlinie in Funktion von Zeit, Belastung und Temperatur gerechnet werden. Da der klassische Motorzähler einen größeren Stromverbrauch aufweist, kann er zur Spannungsintegration nur bei kleinem Innenwiderstand der Spannungsquelle herangezogen werden und besitzt einen zu großen Eigenverbrauch zur Messung hoher Spannungen.The DC motor meters currently used have the following unfavorable properties: The voltage-speed characteristic is not linear, i.e. That is, the total angle of rotation is only proportional to a first approximation the current-time integral (charge) or the voltage-time integral. Particularly large deviations of the linearity occur at the beginning of the characteristic curve (start-up limit) and at very high speeds. This is also achievable in the middle area of the characteristic curve, the actual working area of the motor counter Accuracy not very great. The usable work area usually only extends over a power of ten. In addition, the speed is still dependent on the power consumed, and it must as a result, a change in the characteristic curve as a function of time, load and temperature is expected will. Since the classic motor meter consumes more electricity, it can be used for Voltage integration can only be used if the internal resistance of the voltage source is low and has too much self-consumption to measure high voltages.
Es sind eine ganze Reihe von Bestrebungen bekanntgeworden, die darauf abzielten, die hier aufgezählten Fehler des klassischen Motorzählers zu beseitigen, In den meisten Fällen wurde versucht, durch Umänderungen mechanischer Art an dem das Zählwerk antreibenden Motor die Eigenschaften dieses Motors so zu verändern, daß mit dem Motorzähler brauchbare Resultate erzielt werden konnten. Durch alle diese Versuche wurden jedoch nur geringfügige Verbesserungen erzielt, die in der Hauptsache darin bestehen, daß die Linearität der Drehzahl-Spannungs-Kennlinie im mittleren Arbeitsbereich etwas verbessert und die Anlaufgrenze etwas herabgesetzt wurde. Die eigentlichen Fehlerquellen, Abhängigkeit der Drehzahl von der abgenommenen Leistung, Vorbandensein einer Anlaufgrenze, zu kleiner brauchbarer Arbeitsbereich und zu großer Stromverbrauch wurden hierdurch nicht beseitigt und konnten auf diese Weise auch nicht beseitigt werden, da jeder Gleichstrommotor diese die Zählerqualitäten herabmindernden Eigenschaften naturbedingt besitzen muß.A whole series of endeavors have become known which aimed at the ones listed here To eliminate the error of the classic motor counter, in most cases an attempt was made by Changes of a mechanical nature to the motor driving the counter affect the properties of this To change the motor so that useful results could be obtained with the motor counter. By however, in all of these attempts only minor improvements have been made, for the main part therein exist that the linearity of the speed-voltage characteristic improves somewhat in the middle working range and the start-up limit has been lowered somewhat. The real sources of error, dependency the speed of the consumed power, pre-band being a start-up limit, too small usable The work area and excessive power consumption were not eliminated and were able to open This way, they cannot be eliminated either, since every DC motor reduces the meter quality Must have natural properties.
Da mit dem klassischen Motorzähler die Integration sehr kleiner Ströme auf Grund des zu großen Stromverbrauchs der benutzten Motoren, welcher sich wegen der zum Antrieb des Zählwerks benötigten Leistung nicht beliebig verkleinern läßt, überhaupt nicht durchführbar ist, Hefen andere Bestrebungen darauf hinaus, durch Vorschalten eines elektronischen Stromverstärkers vor den Motorzähler die Integration sehr kleiner Ströme möglich zu machen. Solche Geräte, die seit längerer Zeit bekannt sind, weisen natürlich alle Fehlerquellen auf, die durch den Elektronisch, gesteuerter MotorzählerSince with the classic motor meter the integration of very small currents due to the too large Power consumption of the motors used, which is due to the need to drive the counter Performance cannot be reduced at will, is not feasible at all, yeasts other endeavors in addition, by connecting an electronic current amplifier in front of the motor counter the To make integration of very small currents possible. Such devices, which have been known for a long time, naturally all have sources of error caused by the electronically controlled motor counter
mit Kompensationsschaltungwith compensation circuit
zur Gleichstrom- und stromlosenfor direct current and currentless
SpannungsintegrationVoltage integration
Anmelder:Applicant:
Dipl.-Phys. Dr. Walter Walisch,
Scheidt/Saar, Eichendorffstr. 18Dipl.-Phys. Dr. Walter Walisch,
Scheidt / Saar, Eichendorffstr. 18th
Dipl.-Phys. Dr. Walter Walisch, Scheidt/Saarr
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Dr. Walter Walisch, Scheidt / Saar r
has been named as the inventor
Motorzähler bedingt sind, und erfordern für den Stromverstärker einen sehr hohen gerätemäßigen Aufwand.Motor counters are conditional, and require a very high device-wise for the current amplifier Expenditure.
Aus anderen Gebieten der Meßtechnik sind dagegen Methoden und Apparaturen bekannt, die es gestatten, z. B. Ströme, Spannungen, Widerstände oder das Verhältnis von Strömen oder Spannungen sehr genau dadurch zu bestimmen, daß die zu messende Größe in einer Brücken- oder Kompensationsschaltung mit einer sehr genau einstellbaren Vergleichsgröße verglichen wird, und daß die einstellbare Größe von Hand oder durch einen Servomechanismus so lange verändert wird, bis das Brückengleichgewicht erreicht ist.From other areas of measurement technology, on the other hand, methods and apparatus are known which allow z. B. currents, voltages, resistances or the ratio of currents or voltages very precisely to determine that the variable to be measured in a bridge or compensation circuit with a very precisely adjustable comparison variable is compared, and that the adjustable variable of Manually or by a servo mechanism until the bridge equilibrium is reached is.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem direkt oder über einen Verstärker angetriebenen Motorzähler die naturbedingten Fehler nicht beseitigt werden können und daß sich wesentliehe Verbesserungen nur durch Verwendung einer Kompensationsmethode erzielen lassen. Ein geeignetes Vergleichselement ist vorhanden, da es Gleichspannungsgeneratoren mit streng linearer Drehzahl-Spannungs-Kennlinie gibt. Die Erfindung, die sich auf einen elektronisch gesteuerten Motorzähler zur Gleichstrom- und stromlosen Spannungsintegration bezieht, besteht darin, daß eine der zu integrierenden Größe proportionale Spannung der Spannung eines eine linare Drehzahl-Spannungs-Kennlinie aufweisenden Gleichspannungsgenerators gegengeschaltet und die entstehende Differenzspannung verstärkt einem mit dessen Generator mechanisch starr gekuppelten Gleichstrommotor so zugeführt ist, daß eine Änderung der zu integrierenden Größe eine derartigeThe invention is based on the knowledge that with a driven directly or via an amplifier Motor counter the natural errors can not be eliminated and that essential Improvements can only be achieved by using a compensation method. A suitable one There is a comparison element because there are DC voltage generators with strictly linear speed-voltage characteristics gives. The invention focused on an electronically controlled motor counter Direct current and currentless voltage integration refers, is that one of the to be integrated Size proportional voltage of the voltage of a linear speed-voltage characteristic curve DC voltage generator is connected in opposition and the resulting differential voltage amplifies one with its generator mechanically rigidly coupled direct current motor is supplied so that a change the size to be integrated such a
809 767/217809 767/217
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Änderung der Drehzahl des Motors und damit auch forderten starren Kupplung eine genaue Proportiodes
Generators hervorruft, daß die vom Generator nalität zwischen Qq und Ω ^, und es gilt:
abgegebene Spannung die am Verstärker liegende Q = m = U{i_g)fb und Q = Q /d = u{i )/w>
Difterenzspannung zu verkleinern bestrebt ist und '
daß der Gesamtdrehwinkel der Motor-oder Generator- 5 Die Winkelgeschwindigkeiten von Generator- und
welle als Maß für die gesuchte Größe dient. Motorachse sind demnach streng proportional der am
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher Ausgang des Umwandlers abgegebenen Spannung U.
erläutert. Gewährleistet der Umwandler eine strenge Pro-Die zu integrierende Größe X liegt am Eingang des portionalität zwischen der Meßgröße X und der strom-Umwandlers
A, dessen Beschaffenheit von der Art io los abgegebenen Spannung U — diese Bedingung
und der Größenordnung der zu integrierenden läßt sich bei Strom- und Spannungsintegration prak-Größe
— im Falle der Stromintegration dient z. B. tisch mit beliebiger Genauigkeit und bei anders geein
den Umständen entsprechend dimensionierter arteten Meßgrößen meistens mit ausreichender GeWiderstand
von ausreichender Belastbarkeit und nauigkeit realisieren—, so gilt:
Temperaturkonstanz für diesen Zweck — bestimmt 15 Qa = cX(l-e)/b und QM = cX(l-s)/bd.
wird. Am Ausgang des Umwandlers wird eine der zuChange in the speed of the motor and thus also required a rigid coupling that produces an exact proportionality of the generator that the nality of the generator is between Qq and Ω ^, and the following applies:
output voltage strives to reduce the Q = m = U {i _ g) fb and Q = Q / d = u {i ) / w> differential voltage at the amplifier and '
that the total angle of rotation of the motor or generator 5 The angular speeds of the generator and shaft serves as a measure for the size sought. The motor axis are therefore strictly proportional to the voltage U. output of the converter output at the output of the converter. If the converter guarantees a strict pro-The variable X to be integrated is at the input of the portionality between the measured variable X and the current converter A, the nature of which depends on the type of voltage U emitted - this condition and the order of magnitude of the voltage to be integrated can be included Current and voltage integration practical size - in the case of current integration z. B. Realize a table with any accuracy and with differently dimensioned measured quantities corresponding to the circumstances usually with sufficient resistance of sufficient load capacity and accuracy - then the following applies:
Temperature constancy for this purpose - determined 15 Q a = cX (le) / b and Q M = cX (ls) / bd.
will. At the output of the converter one of the to
integrierenden Größe X exakt proportionale Gleich- Demnach sind im Gleichgewichtszustand die spannung U = cX abgegeben. Der Proportionalitäts- Winkelgeschwindigkeiten von Motor- und Generatorfaktor zwischen U und X sei c. Der eine Pol der achse dem jeweiligen Wert der Meßgröße X genau Ausgangsklemmen für die Spannung U liegt direkt 20 proportional, und der Gesamtdrehwinkel jeder Achse am Eingang des Verstärkers S. Der andere Pol ist zwischen zwei Zeiten ist dem Integral der Meßgröße über die Wicklung des Generators G mit dem Ver- zwischen diesen Zeiten genau proportional, wenn die stärker B verbunden. Ist die vom Generator abge- Änderungen der Meßgröße so langsam erfolgen, daß gebene Spannung E, so liegt am Verstärker die Span- die Anordnung sich praktisch immer im Gleichnung U + B oder U — B an. Besitzt der Verstärker 25 gewichtszustand befindet.integrating variable X exactly proportional equal. Accordingly, the voltage U = cX is emitted in the state of equilibrium. The proportionality angular velocities of the motor and generator factor between U and X is c. One pole of the axis is exactly proportional to the respective value of the measured variable X output terminals for the voltage U , and the total angle of rotation of each axis at the input of the amplifier S. The other pole is between two times is the integral of the measured variable over the winding of the generator G is exactly proportional to the distance between these times when the stronger B is connected. If the changes in the measured variable taken from the generator take place so slowly that the given voltage E is applied to the amplifier, the arrangement is practically always in the equation U + B or U - B. The amplifier has 25 weight status.
den \rerstärkungsfaktor k, so wird an seinem Aus- Der Gleichgewichtszustand bleibt auch bei verhältgang die Spannung V = Ti (U+ E) abgegeben. Die nismäßig schnellen Änderungen der Meßgröße immer Spannung V liegt an der-Wicklung des Motors M, eingestellt, da jede Abweichung vom Gleichgewichtsdessen Achse direkt oder über ein Getriebe starr mit zustand momentan eine um den Verstärkungsfaktor k der Achse des Generators verbunden ist, so daß die 30 vergrößerten Veränderung der an der Motorwicklung Winkelgeschwindigkeit Qq der Generatorachse pro- anliegenden Spannung V zur Folge hat, welche die portional der Winkelgeschwindigkeit Ω μ der Motor- Abweichung vom Gleichgewichtszustand rückgängig achse ist. Bei richtig vorgenommener Polung von zu machen bestrebt ist.the \ r erstärkungsfaktor k, it is at its initial state of equilibrium is retained even when the voltage V behaves gear Ti = (U + E) cast. The nismäßig rapid changes in the measurable variable always voltage V is on the winding of the motor M, set because any deviation from the equilibrium of its axis directly or via a gear rigid with state momentary is connected to the gain factor k of the axis of the generator, so that the 30 increased change in the voltage V applied to the motor winding angular speed Qq of the generator axis pro, which axis is proportional to the angular speed Ω μ of the motor deviation from the equilibrium state. If the polarity is correct, the aim is to make.
Motor- und Generatorwicklung liegt am Verstärker Der Eingangswiderstand des Integrators ist prakdie Spannung U — B an, und es gelten folgende Be- 35 tisch identisch mit dem Eingangs widerstand des Verziehungen (bei falscher Polung liegt U + E am Ver- stärkers und läßt sich demnach durch Verwendung stärker und die Anordnung beginnt zu schwingen): entsprechender Elektronenröhren sehr groß machen, jj _ y -.. ■ so daß sowohl sehr kleine Ströme als auch sehr großeMotor and generator windings are connected to the amplifier The input resistance of the integrator is practically the voltage U - B , and the following table is identical to the input resistance of the warping (if the polarity is incorrect, U + E is connected to the amplifier and can therefore be by using stronger and the arrangement begins to oscillate): make corresponding electron tubes very large, jj _ y - .. ■ so that both very small currents and very large ones
„ , _ . . . _ - , ., Spannungen ohne nennenswerten Leistungsverlust", _. . . _ -,., Voltages without significant loss of performance
E = bQG mit 6 = Proporüonahtatsfaktor ^ integriert werden können_ E = bQ G with 6 = proportional seam factor ^ can be integrated _
zwischen h und U0. Die Belastung der Motor- oder Generatorachse, diebetween h and U 0 . The load on the motor or generator axis that
V =k (U-E). Qualität der Drehzahl-Spannungs-Kennlinie des V = k (UE). Quality of the speed-voltage characteristic of the
QM = aV mit a = Proportionalitätsfaktor Motors sowie Änderungen im Verstärkungsfaktor Q M = aV with a = motor proportionality factor and changes in the gain factor
zwischen V und Ωμ· wirken sich nur auf das Korrektionsglied ε aus undbetween V and Ωμ only affect the correction term ε and
Q0 = dQM mit i = Proportionalitätsfaktor 45 £abe* demnach keinen Einfluß auf das gemessene Q 0 = dQ M with i = proportionality factor 45 £ abe * therefore no influence on the measured
zwischen Q0 und Q11. Resultat, so daß die Anordnung beliebig großebetween Q 0 and Q 11 . Result, so that the arrangement is arbitrarily large
Leistungen abgeben kann und daß Änderungen in derCan deliver services and that changes in the
Im Gleichgewicht gilt: abgegebenen Leistung keine Fehler verursachenIn equilibrium, the following applies: the power output does not cause any errors
Ε = ΙΩα=ΙαΩΜ = αΒαν=ώα1ί(υ-Ε). k°nnen· Die Qualität des Verstärkers ist neben- Ε = ΙΩ α = ΙαΩ Μ = αΒαν = ώα1 ί (υ-Ε). k · ° can the quality of the amplifier is next to
■ M v ' 5° sächlich.■ M v ' 5 ° neuter.
Daraus errechnet sich: Eine Anlauf grenze besteht nicht, da der GeneratorFrom this it can be calculated: There is no start-up limit because the generator
2? _ υ/η λ. l/aiidJi) t>ei der Winkelgeschwindigkeit Null keine Spannung2? _ υ / η λ. l / aiidJi) t> e i the angular velocity zero no tension
- abgibt.- gives up.
. Mit abdk > 1, dieser Fall läßt sich durch einen ge- Die erreichbare Genauigkeit wird ganz allein von. With abdk > 1, this case can be achieved by The achievable accuracy is entirely by
nügend großen Verstärkungsfaktor k und durch ent- 55 der Güte der Drehzahl-Spannungs-Kennlinie desA sufficiently large gain factor k and due to the quality of the speed-voltage characteristic curve of the
sprechende Wahl der andern Proportionalitätsfaktoren Gleichspannungsgenerators bestimmt,appropriate choice of the other proportionality factors determined by the DC voltage generator,
sehr leicht realisieren, wird: Die Erfindung wird an Hand des folgenden Aus-Realize very easily, will: The invention is based on the following from
i/a&dA = e«l,tmdesgilt:B=t7(l-e). führungsbeispiels, welches alle' gemachten Voraus-i / a & dA = e «l, tmdes applies: B = t7 (le). management example, which includes all the previous
Setzungen in ausreichendem Maße erfüllt, naher er-Settlement fulfilled to a sufficient extent, closer
Die Generatorspannung E wird demnach allein von 60 läutert:The generator voltage E is therefore refined by 60 alone:
U bestimmt, und Änderungen in den verschiedenen Ein Netzteil, bestehend aus Netztransformator, Proportionalitätsfaktoren haben praktisch keinen Ein- Gleichrichter und Siebgliedern, liefert die zum Befiuß mehr auf den Wert von E. trieb des Verstärkers erforderlichen Gleich- und Andererseits besteht voraussetzungsgemäß eine Wechselspannungen. Die erste Verstärkerstufe besteht genaue Proportionalität zwischen der leistungslos ab- 65 aus einer Doppeltriode (z.B. ECC 83), deren Kathoden gegriffenen Generatorspannung £ und der Winkel- gemeinsam über einen Kathodenwiderstand (z.B. IkQ) geschwindigkeit Qq der Generatorachse — diese an den geerdeten negativen Pol der im Netzteil erstrenge Proportionalität wird von vielen Gleichspan- zeugten Gleichspannung geführt sind, und deren nungsgeneratoren unter den vorliegenden Betriebs- Anoden über je einenAnodenwiderstand (z.B. 40OkQ) bedingungen gewährleistet — sowie wegen der ge- 70 an den Enden eines Symmetrierpotentiometers (z. B. U determined, and changes in the various A power supply, consisting of a mains transformer, proportionality factors have practically no one-way rectifier and filter elements, supplies the direct current required to determine the value of E. drive of the amplifier and, on the other hand, there is an alternating voltage as required. The first amplifier stage consists of exact proportionality between the powerless 65 from a double triode (e.g. ECC 83), its cathode picked up generator voltage £ and the angular speed Qq of the generator axis together via a cathode resistor (e.g. IkQ) - this to the earthed negative pole of the In the power supply, strict proportionality is carried out by many DC-generated DC voltage, and their voltage generators are guaranteed under the operating anode conditions via an anode resistor (e.g. 40OkΩ) - as well as because of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEW22255A DE1051386B (en) | 1957-11-16 | 1957-11-16 | Electronically controlled motor counter with compensation circuit for direct current and currentless voltage integration |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEW22255A DE1051386B (en) | 1957-11-16 | 1957-11-16 | Electronically controlled motor counter with compensation circuit for direct current and currentless voltage integration |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1051386B true DE1051386B (en) | 1959-02-26 |
Family
ID=7597243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEW22255A Pending DE1051386B (en) | 1957-11-16 | 1957-11-16 | Electronically controlled motor counter with compensation circuit for direct current and currentless voltage integration |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1051386B (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1142954B (en) * | 1960-03-21 | 1963-01-31 | Daystrom Inc | Device for generating a constant DC voltage for measuring purposes |
US3241922A (en) * | 1962-12-28 | 1966-03-22 | Technicon Instr | Instrumentation for the automatic, simultaneous ultramicro determination of the c-h-n contents of organic compounds |
DE1301398B (en) * | 1966-03-24 | 1969-08-21 | Siemens Ag | Self-balancing compensation device, especially for compensographs |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE958679C (en) * | 1953-04-08 | 1957-02-21 | Lab Wennebostel Dr Ing Sennhei | Device for measuring the quotient of two alternating voltages or currents |
-
1957
- 1957-11-16 DE DEW22255A patent/DE1051386B/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE958679C (en) * | 1953-04-08 | 1957-02-21 | Lab Wennebostel Dr Ing Sennhei | Device for measuring the quotient of two alternating voltages or currents |
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