DE1115361B

DE1115361B - Voltage divider for measuring purposes

Info

Publication number: DE1115361B
Application number: DE1959P0022439
Authority: DE
Inventors: Larkin B Scott
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1958-03-31
Filing date: 1959-03-19
Publication date: 1961-10-19

Description

Spannungsteiler für Meßzwecke Die Erfindung bezieht sich auf solche Spannungsteiler, bei denen es sehr genau auf die Linearität zwischen Stellweg und abgegriffener Spannung ankommt. Solche Spannungsteiler werden für Meßzwecke oder beispielsweise für Analogrechner benötigt.Voltage dividers for measurement purposes The invention relates to such Voltage dividers, which are very precise on the linearity between travel and tapped voltage arrives. Such voltage dividers are used for measurement purposes or e.g. required for analog computers.

Es sind Spannungsteiler bekannt, bei denen an einer Folge fester Abgriffe, z. B. Transformatorabgriffe, Spannungsgrobstufen abgreifbar sind und bei denen mehrere Spannungsteilerwiderstände vorgesehen sind, an denen von einem Schleifkontakt Spannungszwischenwerte abgenommen werden. Diese Spannungsteilerwiderstände werden bei der Verstellung des Schleifkontaktes in zyklischer Folge an aufeinanderfolgende Abgriffpaare angelegt. Es ist schon eine Anordnung vorgeschlagen worden, bei welcher die Spannungsteilerwiderstände von wenigstens drei kontinuierlich ineinander übergehenden Abschnitten eines in sich geschlossenen Widerstandes gebildet werden.Voltage dividers are known in which, on a sequence of fixed taps, z. B. transformer taps, voltage coarse levels can be tapped and where several Voltage divider resistors are provided on which intermediate voltage values are obtained from a sliding contact be removed. These voltage divider resistors are used when adjusting the Sliding contact applied in a cyclical sequence to successive tap pairs. An arrangement has been proposed in which the voltage dividing resistors of at least three continuously merging sections of an in closed resistance can be formed.

.Bei den bekannten oder vorgeschlagenen Anordnungen liegt jeweils wenigstens einer der Spannungsteilerwiderstände, auf welchem der Schleifkontakt gerade gleitet, direkt an zwei Abgriffen an. Bei einer solchen Anordnung hängt die Linearität des Spannungsteilers stark davon ab, welche Stromstärke von dem Spannungsteilerabgriff abgenommen wird: Verhältnismäßig hohe Stromstärken müssen mit einem Verzicht auf Linearität erkauft werden, während man eine gute Linearität nur dann erhält, wenn geringe Ströme abgenommen werden.In the known or proposed arrangements is in each case at least one of the voltage divider resistors on which the sliding contact just glides directly to two taps. With such an arrangement, the The linearity of the voltage divider depends heavily on the strength of the current from the voltage divider tap is removed: Relatively high currents must be waived with Linearity can be bought at the price, while good linearity is only obtained if low currents can be drawn off.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Spannungsteiler zu vermeiden und außerdem die Einstellgenauigkeit zu verbessern.The invention is based on these disadvantages of the known Avoid voltage dividers and also improve the setting accuracy.

Erfindungsgemäß sind die Spannungsteilerwiderstände an je eine Hilfswicklung anlegbar, die mit der Transformatorwicklung induktiv gekoppelt und so bemessen sind, daß die Summe der induzierten Spannungen der Spannungsdifferenz zwischen zwei benachbarten Abgriffen entspricht, und es werden bei Verdrehung des Schleifkontaktes die Hilfswicklungen derart Hand-über-Hand miteinander und fortschreitend mit den Transformatorabgriffen verbunden, daß stets derjenige Spannungsteilerwiderstand, über welchem der Schleifkontakt gleitet, an einer Hilfswicklung anliegt, die mit einem Transformatorabgriff leitend verbunden ist.According to the invention, the voltage divider resistors are each connected to an auxiliary winding can be applied, which are inductively coupled to the transformer winding and dimensioned so that the sum of the induced voltages is the voltage difference between two neighboring Tapped corresponds to, and there are the auxiliary windings when the sliding contact is rotated hand-over-hand with each other and progressively with the transformer taps connected that always that voltage divider resistor, over which the sliding contact slides, is applied to an auxiliary winding, which is conductive with a transformer tap connected is.

Dabei werden in keiner Schaltstellung die festen Abgriffe durch die Spannungsteilerwiderstände direkt überbrückt, wie das bei den bekannten Anordnungen der Fall ist. Der jeweils wirksame Spannungsteilerwiderstand liegt nur an einer Hilfswicklung an, an welcher höchstens ein Drittel einer Spannungsstufe abfällt, wie sie zwischen zwei benachbarten festen Abgriffen besteht. Dadurch ergeben sich wesentlich günstigere Widerstandsverhältnisse und damit eine bessere Linearität bzw. Belastbarkeit. Für die Feineinstellung steht für eine Spannungsgrobstufe ein Stellweg von vollen 360° zur Verfügung.The fixed taps are not in any switching position by the Voltage divider resistors are bridged directly, as in the known arrangements the case is. The respectively effective voltage divider resistance is only due to one Auxiliary winding at which no more than a third of a voltage level drops, as it exists between two adjacent fixed taps. This results in much more favorable resistance ratios and thus better linearity or resilience. For the fine adjustment stands for a voltage coarse level A travel range of a full 360 ° is available.

Zweckmäßigerweise wird die Anordnung so getroffen, daß in einem ersten Schaltzustand eine erste Hilfswicklung mit einem Transformatorabgriff verbunden ist, in einem zweiten Schaltzustand die Hilfs-Wicklungen in Reihe zwischen diesen und den nächsthöheren Transformatorabgriff geschaltet sind und in einem dritten Schaltzustand die erste Hilfswicklung von dem unteren Abgriff getrennt und mit dem nächsthöheren Abgriff verbunden ist.Appropriately, the arrangement is made so that in a first Switching state, a first auxiliary winding is connected to a transformer tap is, in a second switching state, the auxiliary windings in series between them and the next higher transformer tap are connected and in a third Switching state, the first auxiliary winding separated from the lower tap and with the next higher tap is connected.

Die Schaltmittel können von vier Schleifringen und einem Kommutator gebildet werden, wobei ein erster und zweiter Schleifring durch je einen Kontaktarm mit den Transformatorabgriffen und ein dritter und vierter Schleifring über je einen Kontaktarm mit dem Kommutator verbindbar sind.The switching means can consist of four slip rings and a commutator are formed, with a first and second slip ring each by a contact arm with the transformer taps and a third and fourth slip ring over one each Contact arm can be connected to the commutator.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und im folgenden beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der zeitlichen Aufeinanderfolge der Schaltvorgänge bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1; Fig. 3 a bis 3 g veranschaulichen die verschiedenen Schaltstellungen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1; Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 5 ist eine schematische -Darstellung - ähnlich Fig. 2 - der zeitlichen Aufeinanderfolge der Schaltvorgänge bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the figures and described below. Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the present invention; Fig. 2 is a schematic illustration the time sequence of the switching operations in the embodiment according to Fig. 1; Fig. 3 a to 3 g illustrate the various switching positions of the Embodiment according to FIG. 1; Fig. 4 is a schematic representation of a another embodiment of the invention; Fig. 5 is a schematic representation - similar to FIG. 2 - the chronological sequence of the switching operations in the embodiment according to FIG. 4.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welcher ein Autotransfomator 20 mit einer Mehrzahl von in gleichen Abständen angeordneten Abgriffen -1 bis 11 vorgesehen ist. Verschiedene Hilfswicklungen 21, 22 und 23, deren Anzahl wenigstens drei betragen muß, sind mit dem Autotransformator 20 induktiv gekoppelt. Die Anordnung kann zweckmäßigerweise so getroffen sein, daß der Autotransformator auf einen Ringkern gewickelt ist und die Folge von in gleichem Abstand angeordneten Abgriffen zu kommutatorartigen Kontakten herausgeführt sind. Die Hilfswicklungen 21, 22 und 23 können auf den gleichen Ringkern gewickelt sein, wobei jedes Ende der Hilfswicklung mit Kontakten versehen ist, die zu Umschalt- und Verbindungszwecken herausgeführt sind.Fig. 1 shows an embodiment of the invention, in which an autotransfomator 20 is provided with a plurality of taps -1 to 11 arranged at equal intervals. Various auxiliary windings 21, 22 and 23, the number of which must be at least three, are inductively coupled to the autotransformer 20. The arrangement can expediently be made in such a way that the autotransformer is wound on a toroidal core and the sequence of equally spaced taps lead out to commutator-like contacts. The auxiliary windings 21, 22 and 23 can be wound on the same toroidal core, each end of the auxiliary winding being provided with contacts which are led out for switching and connection purposes.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Hilfswicklung 21 mit -einem Schleifring 25 und die Hilfswicklung 23 mit einem Schleifring 26 verbunden. Bewegliche Kontaktarme 27 und 28 können die Schleifringe 24 bzw. 25 mit aufeinanderfolgenden Autotransformatorabgriffen längs der Folge verbinden. Das andere Ende der Hilfswicklung 21 ist mit einem Schleifring 29 verbunden, und es sind bewegliche Kontaktarme vorgesehen, durch welche die Schleifringe 26 bzw. 29 mit einem Kommutator 32 verbunden werden können. Ein Schleifkontakt 33 für die Feineinstellung leitet auf einem in sich geschlossenen Widerstand 34, so daß er jede Teilspannung von der Spannung abgreifen kann, die längs irgendeines Abschnittes AB, BC, CA abfällt. Die Erfindung sieht vor, daß an den Autotransformator 20 eine Spannungsquelle angelegt wird, die Eingangsspannung in eine Anzahl von gleichen Spannungsgrobstufen durch die Abgriffe 1 bis 11 geteilt und eine Ausgangsspannung erzeugt wird, die genau proportional der. vorgegebenen Einstellung des Schleifkontaktes 33 ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the auxiliary winding 21 is connected to a slip ring 25 and the auxiliary winding 23 is connected to a slip ring 26. Movable contact arms 27 and 28 can connect the slip rings 24 and 25, respectively, to successive autotransformer taps along the sequence. The other end of the auxiliary winding 21 is connected to a slip ring 29, and movable contact arms are provided through which the slip rings 26 and 29 can be connected to a commutator 32. A sliding contact 33 for fine adjustment conducts on a self-contained resistor 34 so that it can tap any partial voltage from the voltage which is dropped along any section AB, BC, CA. The invention provides that a voltage source is applied to the autotransformer 20, the input voltage is divided into a number of equal voltage steps by the taps 1 to 11 and an output voltage is generated which is exactly proportional to the. predetermined setting of the sliding contact 33 is.

In der speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, kann der Schleifkontakt 33 zehn volleUmdrehungen ausführen, um seinen gesamten Wirkungsbereich zu überstreichen, wobei er wahlweise jeden Spannungszwischenwert bis zu der an den gesamten Autotransformator an die Eingangsklemmen der Vorrichtung angelegten Spannung erreicht. In ähnlicher Weise wäre der Schleifkontakt 33 in seinem Wirkungsbereich um zwanzig oder dreißig volle Umdrehungen zu verdrehen, wenn der Autotransformator 20 zwanzig oder dreißig Abgriffe hätte.In the specific embodiment of the present invention, such as it is shown in Fig. 1, the sliding contact 33 can make ten full revolutions, in order to cover its entire range of action, optionally each voltage intermediate value up to that of the entire autotransformer to the input terminals of the device applied voltage reached. Similarly, the sliding contact 33 would be in his Twist range of action by twenty or thirty full revolutions if the Autotransformer 20 would have twenty or thirty taps.

Die Schaltmittel gemäß der vorliegenden Erfindung sind synchron mit der Bewegung des Schleifkontaktes 33 derart betätigbar,= daß die Hilfswicklungen 21, 22 und 23 Hand-Über-Hand miteinander und fortschreitend mit den Anzapfungen 1 bis 11 des Autotransformators 20 längs der- Folge verbunden werden, wobei in einer Schaltstellung alle Hilfswicklungen zwischen zwei benachbarten Transformatorabgriffen in Reihe geschaltet sind und der Schleifkontakt 33 stets längs eines Abschnittes des Widerstandes 34 gleitet, der an einer Hilfswicklung anliegt, welche sowohl durch leitende Verbindung als auch durch induktive Kopplung mit dem Autotransformator gespeist wird.The switching means according to the present invention can be operated synchronously with the movement of the sliding contact 33 in such a way that the auxiliary windings 21, 22 and 23 are connected hand-over-hand to one another and progressively to the taps 1 to 11 of the autotransformer 20 along the sequence, In one switching position, all auxiliary windings are connected in series between two adjacent transformer taps and the sliding contact 33 always slides along a section of the resistor 34 which is applied to an auxiliary winding which is fed both by conductive connection and by inductive coupling with the autotransformer.

Der Mechanismus zur Durchführung der Schaltvorgänge kann zweckmäßigerweise von einer Innen-Außen-Verzahnungsanordnung nach Art der Patentanmeldung P 12690 VIII c / 21 e gebildet werden, bei welchem ein Zahnrad um eine zentrale drehbare Welle exzentrisch verdreht ist und nacheinander die Feineinstellmittel mit den Abgriffen des Autotransformators in richtiger Reihenfolge verbindet. Der Schleifkontakt für die Feineinstellung sowie der in sich geschlossene Widerstand können ebenfalls ähnlich ausgebildet sein wie die, welche in der Patentanmeldung P 12690 V111 c/ 21e beschrieben und dargestellt sind, aber es ist wesentlich, daß die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung sich von der, die in der älteren Patentanmeldung beschrieben ist, insofern unterscheidet, als die jeweils wirksamen Abschnitte -des in sich geschlossenen Widerstandes bei der Erfindung niemals benachbarte Autotransformatorabgriffe überbrücken. Wie man noch sehen wird, gibt es eine Schaltstellung, in welcher die verschiedenen Hilfswicklungen so geschaltet sind, daß sie benachbarte Autotransformatorabgriffe Überbrücken, aber es liegt niemals der in sich geschlossene Widerstand oder ein Abschnitt davon direkt an benachbarten Autotransformatorabgriffen an.The mechanism for performing the switching operations can expediently of an inner-outer tooth arrangement according to the type of patent application P 12690 VIII c / 21 e are formed, in which a gear wheel rotatable around a central The shaft is twisted eccentrically and one after the other the fine adjustment means with the taps of the autotransformer connects in the correct order. The sliding contact for the fine-tuning as well as the self-contained resistance can also be similar be designed like that described in patent application P 12690 V111 c / 21e and are shown, but it is essential that the operation of the invention Arrangement differs from that described in the earlier patent application in so far differs than the effective sections of the self-contained resistor Never bridge adjacent autotransformer taps with the invention. As as you will see, there is a switch position in which the various auxiliary windings are connected in such a way that they bridge adjacent autotransformer taps, but the self-contained resistance, or any portion of it, is never directly at neighboring autotransformer taps.

Die Schaltfolge, die für die richtige Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung erforderlich ist, ist in Fig.-2 schematisch veranschaulicht, welche die zeitliche Aufeinanderfolge der Schaltfunktionen zeigt, die von den verschiedenen Kontaktarmen 27, 28, 30 und 31 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 während der Bewegung des Schleifkontaktes 33 über eine volle Umdrehung ausgeführt werden. Die Punkte A, B und C der schematischen Darstellung von Fig. 2 entsprechen A, B und C der drei in gleichen Abständen voneinander vorgesehenen Anzapfungen des in sich geschlossenen Widerstandes 34. Die Bogen, die in der Darstellung mit 27, 28, 30 und 31 bezeichnet sind, entsprechen den Winkelbereichen, in denen die entsprechend bezeichneten Kontaktarme 27, 28, 30 und 31 während der 360°-Drehung des Schleifkontaktes 34 Kontakt geben.The switching sequence, which is required for the correct function of the arrangement according to the invention, is illustrated schematically in Fig the movement of the sliding contact 33 can be carried out over a full revolution. Points A, B and C in the schematic illustration of FIG. 2 correspond to A, B and C of the three taps of the self-contained resistor 34 , which are provided at the same distance from one another are designated correspond to the angular ranges in which the correspondingly designated contact arms 27, 28, 30 and 31 make contact during the 360 ° rotation of the sliding contact 34.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung erfordert, daß der Kontaktarm 27 von dem einen Autotransformatorabgriff auf den nächsten zwischen der 120°- und 240°-Stellung (Fig. 2) des Schleifkontaktes 33 umgeschaltet wird. Wenn man annimmt, daß der Schleifkontakt 33 gegen den Uhrzeigersinn verdreht wird, so muß der zweite Kontaktarm 28 von einem Autotransformatorabgriff auf den nächsten während der Zeit umgeschaltet werden, während welcher der Schleifkontakt 33 von der Nullstellung zu der 120°-Stellung verdreht wird. Wie ebenfalls dargestellt ist, müssen die. Kontaktarme 27 und 28 beide Kontakt geben, während der Schleifkontakt 33 den Punkt B oder die 120°-Stellung passiert.The basic idea of the present invention requires that the contact arm 27 from one autotransformer tap to the next between the 120 ° and 240 ° position (Fig. 2) of the sliding contact 33 is switched. If you assume that the sliding contact 33 is rotated counterclockwise, the second must Contact arm 28 from one autotransformer tap to the next during the time be switched, during which the sliding contact 33 from the zero position is rotated to the 120 ° position. As also shown, the. Contact arms 27 and 28 both give contact, while the sliding contact 33 is the point B or the 120 ° position happened.

Der Kontaktarm 31 muß beim Durchlaufen des Abschnitts AB Kontakt geben, und diese Kontaktgabe muß außerdem die Kontaktgabe sowohl des Kontaktarmes 27 als auch die des Kontaktarmes 28 zeitlich im Punkt B überlappen. Schließlich ist es erforderlich, daß sich die Kontaktgaben der Kontaktarme 30 und 31 nur an einer Stelle, nämlich in der Umgebung des Punktes B, überlappen, wie in Fig. 2 dargestellt ist.The contact arm 31 must make contact when passing through the section AB , and this contact must also overlap the contact both of the contact arm 27 and that of the contact arm 28 at point B in time. Finally, it is necessary that the contacts of the contact arms 30 and 31 only overlap at one point, namely in the vicinity of point B, as shown in FIG.

Die tatsächlichen Schaltverbindungen, die erfindungsgemäß durch die Schaltmittel nacheinander hergestellt werden, sind in einer Folge von Darstellungen in den Fig. 3 a bis 3 g gezeigt. Es ist dabei zu beachten, daß der Autotransformator und die getrennten Hilfswicklungen gemäß der vorliegenden Erfindung gewöhnlich auf ein und denselbenRingkern gewickelt und demnach notwendigerweise induktiv miteinander gekoppelt sind. Die schematischen Darstellungen, die hier benutzt sind, zeigen die Windungen des Autotransformators und der Hilfswicklungen der 1lbersichtlichkeit halber getrennt voneinander.The actual circuit connections, according to the invention by the Switching means are produced one after the other are in a sequence of representations shown in Figs. 3a to 3g. It should be noted that the autotransformer and the separate auxiliary windings according to the present invention usually one and the same ring core wound and therefore necessarily inductively with one another are coupled. The schematic representations used here show the Windings of the autotransformer and the auxiliary windings for clarity half separated from each other.

Fig. 3 a zeigt die Schaltung, wenn der Schleifkontakt 33 auf dem Abschnitt AB des in sich geschlossenen Widerstandes 34 läuft, welcher parallel zu der Hilfswicklung 21 geschaltet ist. Die gemeinsame Verbindung zwischen den Anzapfung A des in sich geschlossenen Widerstandes liegt an dem Abgriff 1 des Autotransformators 20 an. In der Hilfswicklung 21, die mit dem Autotransformator 20 induktiv gekoppelt ist, wird eine Spannung induziert, die getrennt -und unabhängig von der Spannung ist, die an dem Abgriff 1 des Autotransformators 20 liegt, und im Sinne der Erfindung ist die Hilfswicklung so geschaltet, daß bei der gezeigten Schaltstellung die an der Hilfswicklung abfallende Spannung sich der an dem Abgriff 1-des Autotransformators 20 anliegenden Spannung additiv überlagert. Wenn der Schleifkontakt 33 die ersten 1201 seines Wirkungsbereiches durchläuft, so greift er jede gewünschte Teilspannung ab, die zwischen den Anzapfungen A und B des in sich. geschlossenen Widerstandes abfällt.3 a shows the circuit when the sliding contact 33 runs on the section AB of the self-contained resistor 34 which is connected in parallel to the auxiliary winding 21 . The common connection between the tap A of the self-contained resistor is applied to the tap 1 of the autotransformer 20 . In the auxiliary winding 21, which is inductively coupled to the autotransformer 20 , a voltage is induced that is separate and independent of the voltage at the tap 1 of the autotransformer 20 , and in the sense of the invention the auxiliary winding is connected in such a way that that, in the switching position shown, the voltage drop across the auxiliary winding is additively superimposed on the voltage applied to the tap 1 of the autotransformer 20. When the sliding contact 33 passes through the first 1201 of its range of action, it picks up any desired partial voltage that is between the taps A and B of the. closed resistance drops.

Gemäß der Erfindung ist die maximale Spannung, die an der Anzapfung B der Vorrichtung der in Fig. 3 a dargestellten Schaltstellung anliegt, ein Drittel der Spannungsdifferenz zwischen den Abgriffen 1 und 2 des Autotransformators 20. According to the invention, the maximum voltage that is applied to the tap B of the device in the switching position shown in FIG. 3a is one third of the voltage difference between the taps 1 and 2 of the autotransformer 20.

Wenn sich der Schleifkontakt 33 auf den Punkt B zubewegt, erfolgt eine Umschaltung, wie sie in Fig. 3 b dargestellt ist. Hier erkennt man, daß die Hilfswicklung 23 parallel zu dem Abschntt BC des in sich geschlossenen Widerstandes 34 geschaltet ist, während die Hilfswicklung 22 zwischen der Anzapfung C des Widerstandes 34 und dem Abgriff 2 des Autotransformators 20 liegt. Auf diese Weise liegen die Hilfswicklungen 21, 22 und 23 in Reihe zwischen den Abgriffen 1 und 2 des Autotransformators 20. Da in jeder der Hilfswicklungen 21, 22 und 23 eine Spannung induziert wird, die gleich einem Drittel der Spannung ist, die zwischen benachbarten Autotransformatorabgriffen liegt, entsteht kein Spannungssprung, wenn die Hilfswicklung 21 von dem Autotransformatorabgriff 1 getrennt wird, wie das in Fig. 3 c, der nächsten Schaltstellung, dargestellt ist.When the sliding contact 33 moves towards point B, there is a switchover, as shown in FIG. 3b. It can be seen here that the auxiliary winding 23 is connected in parallel to the section BC of the self-contained resistor 34, while the auxiliary winding 22 lies between the tap C of the resistor 34 and the tap 2 of the autotransformer 20. In this way, the auxiliary windings 21, 22 and 23 are in series between the taps 1 and 2 of the autotransformer 20. Since a voltage is induced in each of the auxiliary windings 21, 22 and 23 which is equal to one third of the voltage tapped between adjacent autotransformer is, there is no voltage jump when the auxiliary winding 21 is separated from the autotransformer tap 1, as shown in Fig. 3c, the next switching position.

Der Schaltvorgang, der in Fig. 3 c dargestellt ist, erfolgt, während der Schleifkontakt 33 sich über die zweiten 120° seines Wirkungsbereiches bewegt. Wie man in Fig. 3 c sieht, ist ein Ende der Hilfswicklung 21 von dem Autotransformatorabgriff 1 abgetrennt und ebenso vom PunktB, so daß es frei ist für weitere Schaltverbindungen beim weiteren Arbeiten der Vorrichtung. In Fig. 3 c bleibt die Hilfswickung 23 an die PunkteBC des in sich geschlossenen Widerstandes angeschaltet, und die Hilfswicklung22 bleibt zwischen dem Punkt C des in sich geschlossenen Widerstandes ,34 und dem Abgriff 2 des Autotransformators 20 ein--geschaltet.The switching process, which is shown in Fig. 3c, takes place while the sliding contact 33 moves over the second 120 ° of its range of action. As can be seen in Fig. 3c, one end of the auxiliary winding 21 is from the autotransformer tap 1 and also from point B, so that it is free for further switching connections as the device continues to work. In Fig. 3 c, the auxiliary winding 23 remains on the points BC of the self-contained resistor are connected, and the auxiliary winding 22 remains between point C of the self-contained resistor, 34 and the tap 2 of the autotransformer 20 switched on.

In Fig. 3 d ist der Punkt A mit dem Autotransformatorabgriff 2 verbunden, so daß die Hilfswicklung 22 die Anzapfungen A und C des Widerstandes 34 überbrückt, unmittelbar vor dem Zeitpunkt, zu dem der Schleifkontakt auf dem Abschnitt CA des in sich geschlossenen Widerstandes 34 zur Wirkung kommt.In Fig. 3 d the point A is connected to the autotransformer tap 2, so that the auxiliary winding 22 bridges the taps A and C of the resistor 34, immediately before the point in time at which the sliding contact on the section CA of the self-contained resistor 34 to Effect comes.

Wie in Fig. 3e gezeigt ist, wird während der Bewegung des Schleifkontaktes 33 längs des Abschnitts CA des in sich geschlossenen Widerstandes ein Ende der Hilfswicklung 33 von der Anzapfung B des Widerstandes 34 getrennt, während die übrigen Schaltverbindungen unverändert bleiben.As shown in Fig. 3e, during the movement of the sliding contact 33 along the section CA of the self-contained resistor, one end of the auxiliary winding 33 is disconnected from the tap B of the resistor 34, while the other circuit connections remain unchanged.

Der nächste Schaltvorgang findet statt, wenn die Bewegung des Schleifkontaktes 34 sich dem Punkt A nähert, wie in Fig. 3 f dargestellt ist. Das freie Ende der Hilfswicklung 21 wird mit der Anzapfung B des Widerstandes 34 verbunden, so daß die Hilfswicklung 21 die Anzapfungen A und B des in sich geschlossenen Widerstandes 34 überbrückt. Die übrigen Schaltverbindungen bleiben so wie in Fig. 3 e.The next switching process takes place when the movement of the sliding contact 34 approaches point A, as shown in FIG. 3 f. The free end of the auxiliary winding 21 is connected to the tap B of the resistor 34 , so that the auxiliary winding 21 bridges the taps A and B of the self-contained resistor 34. The other circuit connections remain as in Fig. 3e.

Wie aus Fig. 3 g ersichtlich ist; erfolgt der letzte Schaltvorgang, wenn. sich der Schleifkontakt 33 wieder längs des Abschnittes AB des in sich geschlossenen Widerstandes 34 bewegt. Man sieht, daß Fig. 3 g der Fig. 3 a entspricht mit dem Unterschied, daß die erfindungsgemäßen Schaltelemente nicht zwischen den Abgriffen 1 und 2 des Autotransformators wirken, sondern daß sie je zwischen den Abgriffen 2 und 3 wirken, nach dem sie einen vollen Zyklus von Schaltvorgängen durchlaufen haben: Die Schaltfolge des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 zwischen den folgenden Autotransformatormatorabgriffen 2 und 3, 3 und 4, 4 und 5 usw. ist identisch mit der Schaltfolge, die, wie beschrieben, zwischen den Abgriffen 1 und 2 des Autotransformators 20 stattfindet und die in Fig. 3 a bis 3 g dargestelt ist. Es ist einleuchtend, daß die drei Hilfswicklungen 21, 22 und 23 des Ausführungsbeispiels nach Fig.l nicht ständig angeschlossen zu sein brauchen, wie beispielsweise durch die Verbindung zwischen der Hilfswicklung 21 und der Anzapfung A des in sich geschlossenen Widerstandes 34 oder die Verbindung zwischen den Hilfswicklungen 22, 23 und der Anzapfung C des Widerstandes 34. Die Hilfswicklungen können, wie in Fig. 3 a bis 3 g schematisch dargestellt ist, vollständig getrennt voneinander sein. Für den Grundgedanken der Erfindung ist wesentlich, daß die Schaltvorgänge in der Folge und Weise ausgeführt werden, die in Fig. 3 a bis 3 g dargestellt ist.As can be seen from Fig. 3 g; the last switching process takes place when. the sliding contact 33 moves again along the section AB of the self-contained resistor 34. It can be seen that Fig. 3g corresponds to Fig. 3a with the difference that the switching elements according to the invention do not act between the taps 1 and 2 of the autotransformer, but that they each act between the taps 2 and 3, after which they have a full Have gone through cycle of switching operations: The switching sequence of the embodiment according to FIG. 1 between the following autotransformermator taps 2 and 3, 3 and 4, 4 and 5 etc. is identical to the switching sequence that, as described, between taps 1 and 2 of the autotransformer 20 takes place and which is shown in Fig. 3a to 3g. It is evident that the three auxiliary windings 21, 22 and 23 of the embodiment of Fig.l need not be constantly connected, for example by the connection between the auxiliary winding 21 and the tap A of the self-contained resistor 34 or the connection between the Auxiliary windings 22, 23 and the tap C of the resistor 34. The auxiliary windings can, as shown schematically in FIGS. 3 a to 3 g, be completely separate from one another. For the basic idea of the invention it is essential that the switching operations are carried out in the sequence and manner that is shown in Fig. 3a to 3g.

Die schematische Darstellung von Fig. 4 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Autotransformator 40 mit einer Mehrzahl von in gleichen Abständen angeordneten Abgriffen 1 bis 11 ist induktiv mit vier Hilfswicklungen 41, 42, 43 und 44 gekoppelt. Wie schon im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erläutert wurde, kann der Autotransformator auf einen Ringkern gewickelt sein, wobei die in gleichen Abständen vorgesehenen Abgriffe zu kommutatorartigen Kontakten herausgeführt sind. Die Hilfswicklungen 41, 42, 43 und 44 können auf den gleichen Kern gewickelt sein, und jedes Ende der Hilfswicklung kann herausgeführte Kontakte zur Herstellung der Schaltfunktionen besitzen. Gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung wird in den vier Hilfswicklungen der Fig. 4 insgesamt eine Spannung induziert, die gleich der Spannung zwischen benachbarten Abgriffen des Autotransformators 40 ist. Daher erzeugt jede der Hilfswicklungen 41, 42, 43 und 44 eine Spannung von einem Viertel der Spannung zwischen den Abgriffen des Autotransformators.The schematic representation of FIG. 4 shows a modified exemplary embodiment of the present invention. An autotransformer 40 with a plurality of equally spaced taps 1 to 11 is inductively coupled to four auxiliary windings 41, 42, 43 and 44. As has already been explained in connection with the exemplary embodiment according to FIG. 1, the autotransformer can be wound on a toroidal core, the taps provided at equal intervals being led out to commutator-like contacts. The auxiliary windings 41, 42, 43 and 44 can be wound on the same core, and each end of the auxiliary winding can have external contacts for producing the switching functions. According to the basic concept of the present invention, a total voltage is induced in the four auxiliary windings in FIG. 4 which is equal to the voltage between adjacent taps of the autotransformer 40. Therefore, each of the auxiliary windings 41, 42, 43 and 44 generates a voltage of a quarter of the voltage between the taps of the autotransformer.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist ein Ende der Hilfswicklung 41 mit einem Schleifring 45 verbunden. Die Hilfswicklungen 42, 43 und 44 sind in Reihe geschaltet, und das eine freie Ende der Hilfswicklungen 42, 43 und 44 ist mit einem Schleifring 46 verbunden. Bewegliche Kontaktarme 47 und 48 können die Schleifringe 45 bzw. 46 mit aufeinanderfolgenden Autotransformatorabgriffen längs der Folge verbinden. Der Schleifring 45 ist durch eine Leitung 49 mit einem Kommutator 50 verbunden. Ähnlich ist der Schleifring 46 durch eine Leitung 51 mit einem Schleifring 52 verbunden. Ein Ende der Hilfswicklung 44 ist mit einem Schleifring 53 verbunden. Bewegliche Kontaktarme 54 und 55 können die Schleifringe 52 bzw. 53 mit dem Kommutator 50 verbinden, und zwar in einer Schalt- und Zeitfolge, wie sie der vorliegenden Erfindung entspricht.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, one end of the auxiliary winding 41 is connected to a slip ring 45. The auxiliary windings 42, 43 and 44 are connected in series, and one free end of the auxiliary windings 42, 43 and 44 is connected to a slip ring 46. Movable contact arms 47 and 48 can connect the slip rings 45 and 46, respectively, to successive autotransformer taps along the sequence. The slip ring 45 is connected to a commutator 50 by a line 49. Similarly, the slip ring 46 is connected to a slip ring 52 by a line 51. One end of the auxiliary winding 44 is connected to a slip ring 53. Movable contact arms 54 and 55 can connect the slip rings 52 and 53, respectively, to the commutator 50, specifically in a switching and timing sequence that corresponds to the present invention.

Ein in sich geschlossener Widerstand 56 ist in Abschnitte unterteilt, indem er an vier Punkten A, B, C und D in etwa gleichen Abständen angezapft ist. Ein einstellbarer Schleifkontakt kann jeden Zwischenwert der Spannung abgreifen, die an dem Widerstand 56 abfällt. Die Anzapfung A des in sich geschlossenen Widerstandes ist mit der gemeinsamen Verbindungsstelle zwischen der Hilfswicklung 41 und dem Schleifring 45 verbunden, während die Anzapfung B des in sich geschlossenen Widerstandes 56 mit dem anderen Ende der Hilfswicklung 41 verbunden ist. Die Anzapfung C des in sich geschlossenen Widerstandes 56 ist mit der Verbindungsstelle zwischen den Hilfswicklungen 43 und 44 verbunden, während die Anzapfung D mit der Verbindungsstelle zwischen den Hilfswicklungen 42 und 43 verbunden ist.A self-contained resistor 56 is divided into sections by being tapped at four points A, B, C and D at approximately equal intervals. An adjustable sliding contact can pick up any intermediate value of the voltage which is dropped across the resistor 56. The tap A of the self-contained resistor is connected to the common connection point between the auxiliary winding 41 and the slip ring 45, while the tap B of the self-contained resistor 56 is connected to the other end of the auxiliary winding 41. The tap C of the self-contained resistor 56 is connected to the connection point between the auxiliary windings 43 and 44, while the tap D is connected to the connection point between the auxiliary windings 42 and 43.

Die Schaltfolge beim Arbeiten der erfindungsgemäßen Anordnung, wie sie in Fig.4 dargestellt ist, ist im wesentlichen analog derjenigen, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben ist, außer daß in Fig. 4 vier Hilfswicklungen vorgesehen sind statt der drei bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die erforderlichen Schaltfolgen und -zeiten sind in der Darstellung nach Fig. 5 veranschaulicht. Die bogenförmigen Symbole 47, 48, 54 und 55 (Fig, 5) entsprechen den Winkelbereichen, in welchen bei einer 360°-Umdrehung des Schleifkontaktes 47 die entsprechend numerierten Kontaktarme 47, 48, 54 und 55 (Fig. 4) Kontakt geben.The switching sequence when working the arrangement according to the invention, such as it is shown in Fig.4 is essentially analogous to that in connection is described with the embodiment of FIG. 1, except that in FIG. 4 four Auxiliary windings are provided instead of the three in the embodiment according to Fig. 1. The required switching sequences and times are shown in the illustration according to Fig. 5 illustrates. The arcuate symbols 47, 48, 54 and 55 (Fig, 5) correspond the angular ranges in which, with a 360 ° rotation of the sliding contact 47 the corresponding numbered contact arms 47, 48, 54 and 55 (Fig. 4) make contact.

Man sieht, daß es für die Verwirklichung des Grundgedankens der Erfindung erforderlich ist, daß sich der Winkelbereich der Kontaktarme 47 und 48 in den Sektoren DA und CD überlappt. Der Winkelbereich des Kontaktarmes 54 muß den gesamten Sektor DA umfassen, während der Winkelbereich des Kontaktarmes 55 den gesamten Sektor BC einschließen muß. Jedoch dürfen die Winkelbereiche der Kontaktarme 47 und 48 einander nicht überlappen. Außerdem darf die überlappung der Winkelbereiche 47 und 48 (Fig. 5) nicht in die Lücke zwischen den Winkelbereichen der Kontaktarme 54 und 55 fallen.It can be seen that it is necessary for the implementation of the basic idea of the invention that the angular range of the contact arms 47 and 48 overlap in the sectors DA and CD. The angular range of the contact arm 54 must encompass the entire sector DA , while the angular range of the contact arm 55 must encompass the entire sector BC. However, the angular ranges of the contact arms 47 and 48 must not overlap one another. In addition, the overlap of the angular areas 47 and 48 (FIG. 5) must not fall into the gap between the angular areas of the contact arms 54 and 55.

Das Endergebnis der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig.4, wie sie schematisch und symbolisch in Fig. 5 dargestellt ist, ist, daß die vier Hilfswicklungen 41, 42, 43- und 44 Hand-Über-Hand zwischen benachbarten Anzapfungen des Autotransformators 40 und fortschreitend längs der Folge geschaltet werden und die vier Abschnitte des Widerstandes nacheinander an die vier Hilfswicklungen angelegt werden. Dabei ist die Bewegung des Schleifkontaktes 57 synchronisiert mit den Schaltvorgängen, derart, daß er stets an einem Widerstandsabschnitt wirkt, der an einer Hilfswicklung anliegt, welche sowohl durch leitende Verbindung mit einer Anzapfung des Autotransformators als auch durch induktive Kopplung mit dem Kern des Autotransformators gespeist wird.The end result of the mode of operation of the embodiment according to Figure 4, as shown schematically and symbolically in Fig. 5 is that the four Auxiliary windings 41, 42, 43 and 44 hand-over-hand between adjacent taps of the autotransformer 40 and progressively switched along the sequence and the four sections of the resistor are sequentially applied to the four auxiliary windings will. The movement of the sliding contact 57 is synchronized with the switching processes, in such a way that it always acts on a resistor section which is located on an auxiliary winding is applied, which both by conductive connection with a tap of the autotransformer as well as being fed by inductive coupling with the core of the autotransformer.

Die Eingangspannung liegt bei beiden Ausführungsbeispielen jeweils an den Enden der Autotransformatorwicklung 20 bzw. 40 an. Die Ausgangsspannung wird zwischen einer Anzapfung der Autotransformatorwicklung, z. B. der linken Anzapfung »1«, und dem Potentiometerabgriff 33 bzw. 57 abgenommen.In both exemplary embodiments, the input voltage is applied to the ends of the autotransformer winding 20 and 40, respectively. The output voltage is between a tap on the autotransformer winding, e.g. B. the left tap "1" and the potentiometer tap 33 and 57 removed.

Es ist ersichtlich, daß die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine wesentlich bessere Linearität liefert als die bekannten Anordnungen. Die Anordnung nach der Patentanmeldung P 12690 VIII c/ 21e beispielsweise liefert hohe Genauigkeit und Linearität, aber die erfindungsgemäße Anordnung, welche doch den gleichen Autotransformator und den gleichen in sich geschlossenen Widerstand für die Feineinstellung aufweist, liefert die drei- oder vierfache Genauigkeit, wie sie mit der Anordnung nach der älteren Patentanmeldung erreichbar ist. Während nämlich bei der früheren Anordnung benachbarte Anzapfungen des in sich geschlossenen Widerstands an Abgriffe des Autotransformators angelegt wurden, um Zwischenwerte der Spannung abzugreifen, werden bei der vorliegenden Erfindung drei der vier Hilfswicklungen zwischen benachbarte Abgriffe des Autotransformators gelegt und Zwischenwerte von an den Hilfswicklungen abfallenden Spannungen abgegriffen, indem nacheinander jeweils benachbarte Anzapfungen des Feinpotentiometers an jede der Hilfswicklungen angelegt werden. Deshalb liegen die benachbarten Anzapfungen des Feinpotentiometers - je nach der Ausführungsform -nur jeweils an einem Drittel oder Viertel der Spannung, die zwischen benachbarten Abgriffen des Autotransformators herrscht. Wenn man annimmt, daß in jeder der Vorrichtungen der gleiche Autotransformator und das gleiche Feinpotentiometer benutzt werden, so liefert die vorliegende Erfindung wenigstens die dreifache Genauigkeit in bezug auf Linearität, wie sie mit der Anordnung nach der Patentanmeldung P 12690 VIII c/ 21 e möglich war.It can be seen that the device according to the present invention provides a much better linearity than the known arrangements. The order according to patent application P 12690 VIII c / 21e, for example, provides high accuracy and linearity, but the arrangement according to the invention, which nevertheless has the same autotransformer and has the same self-contained resistance for fine adjustment, provides three or four times the accuracy as obtained with the arrangement according to the older patent application can be reached. While namely with the earlier arrangement Adjacent taps of the self-contained resistor at taps of the autotransformer were applied in order to tap intermediate values of the voltage, are used in the present case Invention of three of the four auxiliary windings between adjacent taps of the autotransformer placed and intermediate values tapped from the voltages dropping on the auxiliary windings, by successively taps of the fine potentiometer on each the auxiliary windings are applied. This is why the neighboring taps are located of the fine potentiometer - depending on the embodiment - only at a third or quarter of the voltage between adjacent taps of the autotransformer prevails. Assuming that the same autotransformer in each of the devices and the same fine potentiometer are used, the present invention provides at least three times the accuracy in terms of linearity as with the arrangement according to the patent application P 12690 VIII c / 21 e was possible.

Darüber hinaus liegt das Feinpotentiometer bei der Benutzung mehrerer Hilfswicklungen niemals direkt an den benachbarten Abgriffen des Autotransformators an, so daß der Strom von den Hilfswicklungen abgenommen wird.In addition, the fine potentiometer is useful when using several Auxiliary windings never directly on the neighboring taps of the autotransformer so that the current is drawn from the auxiliary windings.

Weiterhin ist in der einen Schaltstellung, bei welcher nach der vorliegenden Erfindung alle Hilfswicklungen in Reihe zwischen benachbarte Autotransformatorabgriffe geschaltet sind, die in den in Reihe geschalteten Hilfswicklungen induzierte Spannung genau gleich der Spannung an jedem vergleichbaren Punkt längs des Autotransformators zwischen den beiden Abgriffen, an denen die Hilfswicklungen anliegen. Wenn daher ein Ende der in Reihe geschalteten Hilfswicklungen von einem Autotransformatorabgriff abgetrennt wird, um an einen anderen in der erfindungsgemäßen Schaltfolge angelegt zu werden, so treten keine Schaltsprünge in dem Ausgangssignal der Vorrichtung auf, da es keinen Unterschied in der Spannung an dieser speziellen Hilfswicklung macht, ob diese angeschlossen oder abgetrennt ist.Furthermore, in the one switching position, in which according to the present Invention of all auxiliary windings in series between adjacent autotransformer taps are connected, the voltage induced in the auxiliary windings connected in series exactly equal to the voltage at any comparable point along the autotransformer between the two taps on which the auxiliary windings are applied. If therefore an end to the in Auxiliary windings connected in series from an autotransformer tap is separated in order to be applied to another in the switching sequence according to the invention no switching jumps occur in the output signal of the device, since it makes no difference in the voltage on this particular auxiliary winding, whether this is connected or disconnected.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Voltage divider for measuring or computing purposes with a sequence of fixed taps on a transformer winding, at which voltage coarse steps can be tapped, and at least three voltage divider resistors, which are formed by continuously merging sections of a self-contained resistor and at which intermediate voltage values are taken from a sliding contact are, and with switching means which are coupled to the sliding contact and through which the voltage divider resistors can be successively connected to the taps, characterized in that the voltage divider resistors (AB, BC, CA or AB, BC, CD, DA) each to an auxiliary winding (21, 22, 23 or 41, 42, 43, 44) can be applied, which are inductively coupled to the transformer winding (20, 40) and dimensioned so that the sum of the induced voltages of the voltage difference between two adjacent taps (3, 4) corresponds, and that when the sliding contact (33, 57) is rotated, the Hi (, 21, 22,23 or 44 41.42.43) in such a hand-over-hand lfswicklungen are connected to each other and proceeding to the transformer taps (1 to 11), in that always one voltage divider resistor (AB, BC, CA or AB, BC, CD, DA), over which the sliding contact (33, 57) slides, rests against an auxiliary winding (22, 42) which is conductively connected to a transformer tap (3).

2. Voltage divider according to claim 1 with three auxiliary windings, characterized in that in a first switching state (Fig. 3 a) a first Auxiliary winding (21) is connected to a transformer tap (1), in a second Switching state (Fig. 3 b) the auxiliary windings (21, 22, 23) in series between them (1) and the next higher transformer tap (2) are connected and in one third switching state (Fig. 3 d to 3 g) the first auxiliary winding (21) from the lower Tap (1) separated (Fig. 3 c) and allied with the next higher tap (2) is.

3. Voltage divider according to claim 1 or 2, characterized in that the switching means of four slip rings (24, 25, 26, 29 or 45, 46, 52, 53) and a commutator (32 or 50) are formed, one being first and second slip ring (25, 24 or 45, 46) each through a contact arm (27, 28 or 47, 48) with the transformer taps (1 to 11) and a third and fourth slip ring (26, 29 or 52, 53) can be connected to the commutator (32, 50 ) via a respective contact arm (30, 31).

4. Voltage divider according to claim 2 and 3, characterized in that two auxiliary windings (22, 23) are connected in series between the first (25) and the fourth slip ring (26), while the third auxiliary winding (21) between the second (24 ) and the third slip ring (29), and that three taps (A, B, C) of the self-contained resistor (34) with the commutator (32), the two series-connected auxiliary windings (22, 23) and the second Slip ring (24) are in connection (Fig. 1).

5. Voltage divider according to claim 3 with four auxiliary windings, characterized in that three auxiliary windings (42, 43, 44) are connected in series and on the one hand with the third (53), on the other hand with the first (46) and the fourth slip ring (52) are connected, while the fourth auxiliary winding (41) is connected at one end to the second slip ring (45) and the commutator (50), and that a voltage divider resistor (CD) on the middle (43) of the three auxiliary windings connected in series and the this diametrically opposite voltage divider resistor (AB) is applied to the fourth auxiliary winding (41) (FIG. 4).

6. Voltage divider according to claim 3, 4 or 5, characterized in that that the former two contact arms (27, 28 and 47, 48) in a manner known per se are provided on a transmission part, which is located on a second, the transformer contacts (1 to 11) the bearing part of the transmission rolls off in such a way that the contact arms are hypocycloid describe.

7. Voltage divider according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the auxiliary windings (21, 22, 23 or 41, 42, 43, 44) with the transformer winding (20, 40) are wound on a common core.