DE1136839B - Vorrichtung zur Abtastung der Stellung eines mechanischen Zeigers unter Verwendung eines vom Zeiger verstellten Widerstandsgebers - Google Patents

Vorrichtung zur Abtastung der Stellung eines mechanischen Zeigers unter Verwendung eines vom Zeiger verstellten Widerstandsgebers

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DE1136839B
DE1136839B DEA30383A DEA0030383A DE1136839B DE 1136839 B DE1136839 B DE 1136839B DE A30383 A DEA30383 A DE A30383A DE A0030383 A DEA0030383 A DE A0030383A DE 1136839 B DE1136839 B DE 1136839B
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DE
Germany
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pointer
current
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compensator
force
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Pending
Application number
DEA30383A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Hans-Joachim Altenhein
Horst Ziegler
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Continental Elektronidustrie AG
Original Assignee
Continental Elektronidustrie AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/02Arrangements in which the value to be measured is automatically compared with a reference value
    • G01R17/06Automatic balancing arrangements
    • G01R17/08Automatic balancing arrangements in which a force or torque representing the measured value is balanced by a force or torque representing the reference value
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/22Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters
    • G01F1/24Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters with magnetic or electric coupling to the indicating device

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Abtastung der Stellung eines mechanischen Zeigers unter Verwendung eines vom Zeiger verstellten Widerstandsgebers Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Abtastung der Stellung eines mechanischen Zeigers unter Verwendung eines vom Zeiger verstellten Widerstandsgebers.
  • Es ist bekannt, die Drehachsen mechanischer Zeiger, im besonderen die Drehachsen von Zeigern an Durchflußmengenmessern, mit Widerstandsferngebern zu kuppeln und diese in elektrische Stromkreise einzuschalten, so daß eine mit der Stellung des jeweiligen Zeigers veränderliche elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom als Maß für die durch die Zeigerstellung repräsentierte Meßgröße benutzbar ist.
  • Um eine gewisse Belastungsunabhängigkeit der in den Stromkreisen solcher Meßanordnungen fließenden Meßströme zu erzielen, ist es bekannt, den Widerstandsgeber in den Stromkreis einer Konstantspannungsquelle derart einzuschalten, daß eine mit der Stellung des Zeigers veränderliche Spannung mittels eines selbsttätigen Kompensators in einen elektrischen Gleichstrom umwandelbar ist, der der Eingangsspannung des Kompensators unabhängig von seinem Belastungswiderstand stets verhältnisgleich ist.
  • Nachteilig ist bei solchen Anordnungen - neben der Notwendigkeit, eine Konstantspannungsquelle vorzusehen - noch der Umstand, daß derAusgangsstrom des Kompensators von änderungen am obere gangswiderstand des Schleifers des Widerstandsgebers abhängig ist. Es ist deshalb auch bereits bekannt, die in solchen Einrichtungen vorgesehenen Kompensatoren nicht zur Kompensation einer vom Geber erzeugten Meßspannung, sondern in Verbindung mit einem elektrischen Spannungsnormal als Stromgenerator zu benutzen, dem ausgangsseitig unabhängig von seinem Belastungswiderstand stets ein konstanter Gleichstrom entnehmbar ist. Dieser Strom wird dann dem in diesem Fall in Stromteilerschaltung angeordneten Widerstandsgeber zugeführt, der den Strom entsprechend der jeweiligen Zeigerstellung teilt. Der der Meßgröße entsprechend geteilte Strom ist dabei jedoch nicht belastungsunabhängig.
  • Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Mängel bei Verwendung eines an sich bekannten selbsttätigen elektromechanischen Kraftkompensators.
  • Selbsttätige Kraftkompensatoren werden bekanntlich in der Meßtechnik allgemein zur Umwandlung mechanisch oder elektrisch erzeugter Kräfte in belastungsunabhängige Gleichströme angewendet. Sie bestehen aus einem unter dem Einfluß der umzuwandelnden Kraft beweglich gelagerten mechanischen Meßkörper, der häufig waagebalkenartig aus- gebildet ist, und einem mit dem Meßkörper zusammenwirkenden elektrischen Stellungsfühler, der die Stellung des Meßkörpers in eine elektrische Größe umwandelt, die ihrerseits zur Erzeugung eines elektrischen Stroms ausgenutzt wird. Der Strom wird einem auf den Meßkörper einwirkenden elektromagnetischen Kompensationskraftgeber zugeführt, der eine Kompensationskraft erzeugt, die die Wirkung der Meßkraft am Meßkörper des Kompensators kompensiert.
  • Der Erfindung entsprechend wird eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art, die mit einem elektromechanischen selbsttätigen Kraftkompensator ausgestattet ist, vorgeschlagen. Die Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsgeber in an sich bekannter Weise einen von einer Stromquelle herrührenden Strom teilt und der geteilte Strom dem in einem permanenten Magnetfeld wirksamen Kraftweber des Kompensators zugeführt ist, und dadurch, daß der ungeteilte Strom der einen Spule des aus einer ortsfesten und aus einer am Waagekörper angeordneten Feldspule bestehenden zweiten Kraftgebers, dessen andere Spule von dem Kompensationsstrom des Kompensators durchflossen ist, zugeführt ist.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß in die Messung weder Übergangswiderstände des vorgesehenen Widerstandsgebers eingehen noch der die Stellung des Zeigers repräsentierende Gleichstrom von der Größe der in diesem Stromkreis angeordneten Widerstände oder von Änderungen dieser Widerstände abhängig ist.
  • In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Gleichrichter, der als Stromquelle für den Widerstandsferngeber dient, wobei der Strom, den der Gleichrichter abgibt, nicht konstant zu sein braucht. 2 bezeichnet eine Feldspule eines an dem drehbar gelagerten Waagekörper 15 des Kompensators angeordneten Kompensationskraftgebers, 3 ein als Stromteiler geschaltetes Schleifdrahtpotentiometer, dessen Kontaktfeder4 von der mechanischen Größe um den Weg a von dem festen Kontakt 5 weggeschoben ist. Die Feldspule 2 und das Potentiometer3 mit seinen Kontakten4 und 5 liegen in Reihe und werden von dem Gleichrichter 1 gespeist, der durch sie den Strom treibt. Il teilt sich am Kontakt 4 in den über 5 zum Gleichrichter 1 zurückfiießenden Strom 1 und den über 6 durch die am Waagebalken sitzende Spule 7 zum Gleichrichter 1 zurückfließenden Strom.
  • Mit 8 ist der permanente Magnet eines aus 7 und 8 bestehenden elektromagnetischen Kraftgebers bezeichnet. Das Stellungsmeßwerk des Kompensators ist durch zwei ortsfeste Spulen 9 und eine im Feld dieser Spulen bewegliche Schwenkspule 10 gegeben.
  • In der SchwenkspulelO wird bei Verdrehung des Waagebalkens 15 in an sich bekannter Weise eine Spannung induziert, die über die Leitung 11 dem Verstärker 12 zugeführt ist. Der Verstärker 12 treibt den gesteuerten Kompensationsstrom 1 durch die eine Spule 14 des aus den Spulen 2 und 14 bestehenden Kompensationskraftgebers. Sie ist am Waagebalken 15 befestigt. Im Stromkreis der Spule 14 ist ein Meßgerät zur Messung des Stromes l vorgesehen.
  • Die Wirkungsweise des Kompensators ist die folgende: Wird a verändert, d. h. wird das Potentiometer 3 verstellt, so ändern sich die Ströme,, 12 und 13, der Strom I2 aber gegenüber Ii in überwiegendem Maße. Daher ändert sich das von dem Kraftgeber 7, 8 erzeugte Drehmoment am Meßkörper 15 stärker als das von dem Kompensationskrartgeber 2, 14 erzeugte, und das Gleichgewicht der Kräfte wird an 15 gestört. Infolge der Auslenkung des Waagebalkens 15 wird in der Spule 10 eine Spannung induziert, die verstärkt wird und den Kompensationsstrom 1 steuert, der seinerseits der Spulel4 zugeführt und in 13 angezeigt wird. Durch die Änderung des Kompensationsstromes 1 verändert sich die von dem Kompensationskraftgeber 2, 14 erzeugte Kompensationskraft so lange, bis die Waage wieder im Gleichgewicht ist.
  • Die Einrichtung ist so getroffen, daß der Kompensationsstrom I genau proportional der Verschiebung a ist, welche hier als Teilverhältnis des aus dem Potentiometer 3 und dem Widerstand der Spule 7 bestehenden Gesamtwiderstandes R aufzufassen ist, denn der Stromleiter bewirkt, daß I2=aI1 (1) ist. Bezeichnet man nämlich den vollen Widerstand des Potentiometers 3 und der Spule 7 mit R, so liegt zwischen den Kontakten 4 und 5 der Widerstand aR, zwischen dem Kontakt 4 und dem Ausgang der Spule 7 der Widerstand (1- a) R. Es gilt weiterhin aR 13 = (ia) R I2 und 13=I-12 woraus sich Gleichung (1) ergibt. Andererseits ist aber die vom Kraftgeber 7, 8 am Waagebalken ausgeübte Kraft proportional zu 19 und die vom Kompensationskraftgeber ausgeübte Kraft proportional dem Produkt It .1. Daher herrscht an der Waage Gleichgewicht, wenn I'.II2 oder IsI2/ll ist. Nach Gleichung (1) folgt dann aber Iua (2) Die Anzeige des Instrumentes 13 ist deshalb proportional a, unabhängig davon, ob Il konstant ist oder nicht.
  • Fig. 2 zeigt die Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung an einem speziellen Durchflußmengenmesser. Die Bezeichnungen 1 bis 15 sind dieselben wie in Fig. 1. Das konische Rohr 16, durch das die zu messende Flüssigkeits- oder Gasmenge strömt, enthält den Schwimmkörper 17, dessen jeweilige Stellung bekanntlich ein Maß für den Durchfluß ist.
  • Der Hebel 18 ist bei 19 indifferent gelagert und wird durch den an ihm befestigten Magneten 20 dem Schwimmkörper nachgeführt. Der Zeiger 21 zeigt die Durchflußmenge an. Zur Fernübertragung des Meßwertes wird der Zeiger durch eine Kupplungsstange 22 mit dem Schleifkontakt 4 verbunden. Eine Änderung der pro Zeiteinheit durch das Rohr 16 tretenden Menge bewirkt eine Änderung der Stellung des Schwimmers 17, der seine Stellung über den Magneten 20 und den Hebel 18 durch den Zeiger 21 anzeigt.
  • Der Zeigerausschlag a wird durch die Kupplungsstange 22 auf den Schleifkontakt 4 des Potentiometers 3 übertragen. Der von dem Meßgerät 13 angezeigte Strom ist daher der Stellung des Schwimmkörpers 17 proportional und ein Maß für den Durchfluß durch das Rohr 16.
  • Die Wirkungsweise des Kompensators ist naturgemäß unabhängig davon, welche der beiden Spulen eines Kraftgebers fest angeordnet und welche am Waagebalken befestigt ist. So ist es beispielsweise gleichgültig, ob die Spule 2 am Waagebalken und die Spule 14 fest angeordnet ist oder umgekehrt; und ebensogut könnten der Magnet 8 am Waagebalken befestigt und die Spule 7 fest sein.
  • Die Fig. 2 stellt nur ein Anwendungsbeispiel für die in Fig. 1 beschriebene Vorrichtung dar. Die Erfindung läßt sich ebensogut in jedem anderen Fall benutzen, bei dem es darauf ankommt, daß ein Zeigerausschlag oder eine Verschiebung z. B. zum Zwecke der Fernübertragung in einen proportionalen elektrischen Strom umgeformt wird. Eine Konstantstromquelle wird nicht benötigt, und die Anzeige des Kompens ationsstromes I ist lastunabhängig.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur Abtastung der Stellung eines mechanischen Zeigers unter Verwendung eines vom Zeiger verstellten Widerstandsgebers und eines selbsttätigen elektromechanischen Kraftkompensators, bei der ein an einem Waagekörper des Kompensators durch einen elektrodynamischen Kraftgeber erzeugtes Drehmoment durch ein Meßwerk erfühlt und von einem Gegendrehmoment kompensiert wird, welches durch einen zweiten elektrodynamischen Kraftgeber erzeugt wird, der von einem durch das Meßwerk ausgesteuerten Kompensationsstrom durchfiossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsgeber(3) in an sich bekannter Weise einen von einer Stromquelle (1) herrührenden Strom teilt und der geteilte Strom dem in einem permanenten Magnetfeld wirksamen Kraftgeber (7, 8) des Kompensators zugeführt ist, und dadurch, daß der ungeteilte Strom der einen Spule (2) des aus einer ortsfesten (2) und aus einer am Waagekörper angeordneten Feldspule (14) bestehenden zweiten Kraftgebers, dessen andere Spule (14) von dem Kompens ationsstrom durchflossen ist, zugeführt ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 547 385, 744 801.
DEA30383A 1958-09-24 1958-09-24 Vorrichtung zur Abtastung der Stellung eines mechanischen Zeigers unter Verwendung eines vom Zeiger verstellten Widerstandsgebers Pending DE1136839B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE547385C (de) * 1927-07-02 1932-08-24 Alfred Huster Dipl Ing Elektrische Neigungswaage
DE744801C (de) * 1939-08-22 1944-01-26 Aeg Brueckenschaltung zur Fernuebertragung von Messwerten

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE547385C (de) * 1927-07-02 1932-08-24 Alfred Huster Dipl Ing Elektrische Neigungswaage
DE744801C (de) * 1939-08-22 1944-01-26 Aeg Brueckenschaltung zur Fernuebertragung von Messwerten

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