DE1112196B - Selbsttaetiger Analogkompensator - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S62256Vmc/21e

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

5. MARZ 1959

3. A U G U S T 1961

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompensator, mit dem eine in gewissen Grenzen kontinuierlich veränderbare Spannung durch eine andere Spannung kompensiert und diese Kompensationsspannung selbsttätig durch die Differenz der beiden Spannungen über ein Stellorgan bis zur gegenseitigen Kompensation geregelt wird.

Bei der gebräuchlichsten Ausführungsform derartiger Kompensatoren ist als Stellorgan meist ein Nullmotor vorgesehen, der von einer die Differenzspannung verstärkenden elektronischen Einrichtung gespeist wird. Der Nullmotor ist dazu da, den verschiebbaren Abgriff "eines als Stellglied dienenden Potentiometers einzustellen und gleichzeitig eine Anzeige- und Registriervorrichtung anzutreiben. Die Grundschaltung des Kompensators entspricht der von Poggendorf angegebenen. Eine charakteristische Eigenschaft dieser Schaltung besteht darin, daß der zu ermittelnde Wert durch die Stellung eines Abgriffes an einem Potentiometer abgebildet ist. Der Meßwert kann also nicht mittels eines elektrischen Ausschlaginstrumentes angezeigt werden. Regeltechnisch gesehen, stellt eine derartige Kompensationseinrichtung einen Integralregler dar, weil die Regelabweichung im abgeglichenen Zustand zu Null wird.

Die geschilderte Ausführungsform ist für einige Anwendungsfälle mit erheblichen Nachteilen behaftet. So muß ζ. B. die Speisespannung des Potentiometers, an dem die Kompensationsspannung abgegriffen wird, sehr gut stabilisiert sein. Auch können die Meßwerte verschiedener derartiger Kompensatoren nicht ohne weiteres addiert werden, da keine Meßströme oder Spannungen, sondern nur Abgriffstellungen zur Verfügung stehen.

Es ist auch ein selbstabgleichender Kompensator für die von einer Brückenschaltung aus Dehnungsmeßstreifen abgegebene Meßspannung bekannt, bei dem die Kompensationsspannung für die Meßspannung ebenfalls einer aus der gleichen Energiequelle gespeisten Brückenschaltung aus Widerständen entnommen wird. Ein verstellbares Potentiometer in der letztgenannten Brückenschaltung wird dabei von dem Nullmotor des Kompensators verstellt. Die Anzeige der Meßgröße erfolgt auch bei dieser bekannten Einrichtung durch die Stellung des Potentiometerabgriffes. Es steht also kein der Meßgröße proportionaler Kompensationsstrom zur Verfügung, und dieser Mangel haftet allen Kompensatoren an, die auf dem Poggendorfschen Prinzip beruhen.

Ebenfalls bekannt ist ein elektrischer Meßwertkompensator, bei dem eine Kompensationsspannung aus einer Brückendiagonalen entnommen wird. Die Selbsttätiger Analogkompensator

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Walter Engl, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden

Brücke wird mit dem Kompensationsstrom gespeist, der ein Maß für den Kehrwert der kompensierten Spannung ist. Diese bekannte Einrichtung arbeitet nach dem Prinzip des Lindeck-Rothe-Kompensators, bei dem zwar ein dem Meßwert entsprechender Kompensationsstrom vorliegt, doch wird bei der bekannten Einrichtung gleichzeitig das Prinzip des Galvanometerverstärkers angewendet. Dieses Prinzip ist in verschiedenen Ausführungsformen, beispielsweise als lichtelektrischer Verstärker oder als Schwingkreisverstärker, lange bekannt. Sein entscheidender Mangel liegt in der Trägheit des verwendeten richtkraftlosen Galvanometers. Die Verwendung eines Galvanometers bedingt auch, daß derartige Einrichtungen keinen rauhen Betriebsbedingungen ausgesetzt werden können.

Die Erfindung geht von einem selbsttätigen Analogkompensator zur Kompensation von Meßströmen oder Spannungen aus, bei dem Meßwertgeber und Kompensationswertgeber von der gleichen Energiequelle gespeist werden und der Kompensationswertgeber eine Widerstandsbrückenschaltung darstellt, deren als Stellglied dienende Widerstände über ein Stellorgan in Abhängigkeit von der verstärkten Nullspannung des Kompensators verändert werden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die als Stellglied dienenden Widerstände der Brückenschaltung auf einem elastisch verformbaren Körper angebrachte Dehnungsmeßstreifen sind und daß die Nullspannung des Kompensators in richtkraftabhängiger Steuerverbindung mit der Verformung des elastischen Körpers steht.

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Claims (6)

1. 3 4

   Im Gegensatz zu Kompensationsschaltungen nach schwindet. Der auch bei der Kompensation vorhan-Poggendorf liefert die Schaltung nach der Erfin- dene Nullstrom läßt die Kompensationseinrichtung

   dung einen Strom, der proportional der Meßgröße dem bekannten Kompensator nach Lindeck—

   ist. Dabei werden jedoch die Mängel der bisher be- Rothe ähnlich werden, bei dem der zur Erzeugung

   kannten Lindeck-Rothe-Kompensatoren vermieden; 5 einer Kompensationsspannung benötigte Strom als

   es werden kein richtkraftloses Galvanometer und Meßstrom zur Verfügung steht. Das Vorhandensein

   keine lichtelektrischen Umformer oder Hochfrequenz- eines Meßstromes zur Anzeige ist sehr bequem. Mit

   generatoren benötigt. Die Anordnung nach der Erfin- ihm können bei mehreren Kompensationseinrichtun-

   dung ist deshalb viel weniger stönmgsanfällig als die gen ohne Schwierigkeit Additionen der Meßwerte

   bekannten Einrichtungen. 10 durchgeführt werden.

   Für die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes Ein Tauchspulsystem mit quadratischer Abist ausschlaggebend, daß die Änderung der Brücken- hängigkeit der von ihm aufgebrachten Kraft vom widerstände, aus denen die Kompensationsspannung Meßstrom kann als Radiziereinrichtung verwendet abgeleitet wird, durch die Verformung eines werden. Dies kommt einem Kompensator zu gute, elastischen Körpers herbeigeführt wird. Hierin unter- 15 dessen Meßstreifengeber beispielsweise das elekscheidet sich die Anordnung nach der Erfindung von irische Abbild eines Differenzdruckes liefert,
   bekannten Einrichtungen, bei denen eine Brücke zur Der elastische verformbare Körper kann beispiels-Erzeugung der Kompensationsspannung durch ein weise ein Biegekörper oder ein Torsionskörper sein. Potentiometer verändert oder durch einen veränder- Schließlich kann auch daran gedacht werden, als liehen Strom gespeist wird. 20 Stellorgan einen elektropneumatischen Wandler zu

   Die Anordnung nach der Erfindung gestattet in be- verwenden, der den elastisch verformbaren Körper kannter Weise die Speisung sowohl des Gebers als mit Druckluft beaufschlagt. Dieses Stellorgan kann auch der zur Erzeugung der Kompensationsspannung z. B. ein Membrandruckmesser sein, auf dessen Memdienenden Meßstreifenbrücke durch aus derselben bran die Dehnungsmeßstreifenbrücke angebracht ist. Energiequelle stammende Wechselspannungen. Diese 25 Bei dieser Einrichtung steht als Anzeigemedium ein Wechselspannungen können beispielsweise, wie eben- Luftdruck zur Verfügung. Mehrere derartige Komfalls bekannt, für Geber und Kompensationsbrücke pensationseinrichtungen können ohne Schwierigkeit zwei Sekundärwicklungen eines Transformators ent- zu einem pneumatischen Regelsystem zusammengenommen werden. Schwankungen der Primärspannung stellt werden.

   des Transformators heben sich dann in der Kompen- 30 Die Erfindung wird in einer Zeichnung mit zwei

   sationseinrichtung von selbst auf. Dadurch wird eine Figuren näher erläutert.

   stabilisierte Spannungsquelle für die Kompensations- Fig. 1 stellt eine schematische Schaltskizze einer

   spannung eingespart. Die Wechselstromspeisung der beispielsweisen Ausführung des Kompensators nach

   Kompensationseinrichtung bietet den zusätzlichen der Erfindung dar;

   Vorteil, daß die Nullspannung ebenfalls eine Wechsel- 35 Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Stellspannung ist, zu deren Verstärkung ein üblicher organ und einen Dehnungskörper.
   Wechselspannungsverstärker verwendet werden kann. In Fig. 1 ist mit 1 eine Brückenschaltung aus Wechselspannungsverstärker sind sehr viel weniger Dehnungsmeßstreifen bezeichnet. Die Speisediagonale aufwendig als die bei bekannten automatischen Korn- dieser Brücke wird von der Sekundärwicklung 2 eines pensatoren oft benutzten Gleichspannungsverstärker 40 Transformators 3 versorgt. Ihre Diagonalspannung mit Zerhacker und phasenabhängigem Gleichrichter. wird über Leitungen 4 mit der Diagonalspannung Der Erfindungsgedanke ist mit Vorteil bei solchen einer zweiten Brückenanordnung 5 über einen NuIl-Kompensatoren anwendbar, bei denen als Meßwert- verstärker 6 verglichen. Die zweite Brückenschaltung 5 geber Dehnungs-Meßstreifen dienen. Gewöhnlich be- wird von einer Sekundärwicklung 7 des Transforsteht ein Dehnungs-Meßstreifengeber ebenfalls aus 45 mators 3 gespeist und ist aus einzelnen Dehnungseiner Brückenschaltung. Beide, Geberschaltung und Meßstreifen 8 zusammengesetzt. Ein Stellorgan 9 wird Kompensationsspannungsbrücke, können so ange- vom Ausgangsstrom des Nullverstärkers über eine ordnet werden, daß sie denselben Umgebungsgrößen Leitung 10 gespeist. Im Leitungszug liegt ein anausgesetzt sind. Störende Umgebungseinflüsse heben zeigendes bzw. registrierendes Instrument 11. Das sich dadurch selbsttätig auf. 50 Stellorgan 9 verformt einen nicht dargestellten

   Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann Dehnungskörper, auf dem die Dehnungs-Meß-

   der verstärkte Nullstrom des Kompensators einen streifen 8 der Brückenschaltung 5 angeordnet sind,

   elektromechanischen Wandler erregen, der auf den In Fig. 2 ist das Stellorgan 9 der Fig. 1 in seinen

   die Dehnungs-Meßstreifen tragenden, elastisch ver- Einzelheiten gezeigt. Es besteht im wesentlichen aus

   formbaren Körper eine Kraft ausübt. Der elektrome- 55 einer Tauchspule 12, die in den Luftspalt eines Elek-

   chanische Wandler kann beispielsweise ein Tauch- tromagneten 13 hineingezogen wird. Die Tauchspule

   spulsystem sein. Die von dem Tauchspulsystem auf ist über ein Gelenk 14 an einem Biegekörper 15 be-

   den elastisch verformbaren Körper ausgeübte Kraft festigt, der bei 16 fest eingespannt ist. Auf den Biege-

   kann linear oder quadratisch vom das Tauchspul- körper sind die Dehnungs-Meßstreifen 8 aufgeklebt,

   system speisenden Strom abhängig sein. Dadurch, daß 60 Die von der Tauchspule ausgeübte Kraft soll quadra-

   der elektromechanische Wandler direkt eine Kraft tisch vom Nullstrom abhängen,
   auf den elastisch verformbaren Körper ausübt, wird
   zur Aufrechterhaltung dieser Kraft und damit zur

   Erzeugung der Kompensationsspannung immer ein PATENTANSPRÜCHE:

   Ausgangsstrom des Nullverstärkers benötigt. Nach 65

   regeltechnischer Betrachtungsweise stellt eine der- 1. Selbsttätiger Analogkompensator zur Kornartige Kompensationseinrichtung einen Proportional- pensation von Meßströmen oder Spannungen, bei regler dar, weil seine Regelabweichung nicht ver- dem Meßwertgeber und Kompensationswertgeber

   von der gleichen Energiequelle gespeist werden und der Kompensationswertgeber eine Widerstandsbrückenschaltung darstellt, deren als Stellglied dienende Widerstände über ein Stellorgan in Abhängigkeit von der verstärkten Nullspannung des Kompensators verändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die als Stellglied dienenden Widerstände der Brückenschaltung auf einem elastisch verformbaren Körper angebrachte Dehnungs-Meßstreifen sind und daß die Nullspannung des Kompensators in richtkraftabhängiger Steuerverbindung mit der Verformung des elastischen Körpers steht.
2. 2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan ein elektromechanischer Wandler mit linearer oder quadratischer Abhängigkeit der Kraft vom Steuerstrom, vorzugsweise ein Tauchspulsystem ist.
3. 3. Kompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Körper ein Biegekörper ist.
4. 4. Kompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Körper ein Torsionskörper ist.
5. 5. Kompensator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung des Meßwertgebers und der die Kompensationsspannung liefernden Brücke wie bekannt Wechselspannungen dienen, die aus getrennten Sekundärwicklungen eines Netztransformators stammen.
6. 6. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan ein elektropneumatischer Wandler ist, der den elastisch verformbaren Körper mit Druckluft beaufschlagt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 711 556;
   deutsche Auslegeschrift Nr. 1 020 413;
   »Wiss. Veröff. a. d. Siemens-Werken«, 15 (1936), 102;
   »Elektronik«, 8 (1959), Nr. 1, S. 5 bis 11.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 109 650/163 7.