DE1149646B

DE1149646B - Dehnungsstreifen-Messschaltung fuer Wechselstrom

Info

Publication number: DE1149646B
Application number: DEM45949A
Authority: DE
Inventors: Johannes Frederick Cramwinckel
Original assignee: Maatschappij Van Berkels Patent BV
Current assignee: Maatschappij Van Berkels Patent BV
Priority date: 1960-07-15
Filing date: 1960-07-15
Publication date: 1963-05-30

Description

Dehnungsstreifen-Meßschaltung für Wechselstrom Die Erfindung betrifft eine Dehnungsstreifen-Meßschaltung für Wechselstrom mit räumlich getrennter Aufnehmer- und Ausgleichsbrückenschaltung und Mitteln zum Ausgleich der durch die räumliche Entfernung zwischen Aufnehmer- und Ausgleichsbrückenschaltung entstehenden Leitungseinflüsse auf die verschiedenen Speisespannungen der beiden Brücken, für Wiege-, insbesondere Kran-Wiegeanlagen. Bei solchen Anlagen ist die Meßdose mit der Aufnehmerbrückenschaltung hinter dem Haken am Förderseil untergebracht; die Ausgleichsbrückenschaltung, in den meisten Fällen eine Wheatstonesche Brücke mit motorbetriebenem Ausgleichspotentiometer, kann sich im Krangehäuse oder am Boden befinden. Zur elektrischen Verbindung der beiden Schaltungen braucht man Kabellängen von über 100 m mit kleinem Querschnitt und großer Biegsamkeit, wobei noch Schleifringe oder Kontakte zwischengeschaltet sein können.
Um den Einfluß der Leitungsverluste zu vermindern, ist es bei Wechselstromspeisung bekannt, die für die Speisung benötigte Energie durch Übertrager auf höheres Impedanzniveau zu bringen und an der Stelle des Aufnehmers wieder umgekehrt zu transformieren.
Man hat in diesem Falle zwei Übertrager, einen zur Speisung der Ausgleichsbrückenschaltung und den zweiten bei der Meßdose. Schaltet man die beiden Übertrager mit ihren Primärwicklungen parallel und schließt sie an einen Spannungsgeber mit niedrigem Innenwiderstand an, so ist Phasengleichheit gesichert bei geringer Verzerrung der Sinusspannung. Ein Nachteil ist aber der Streufluß an jeder Primärseite, welcher eine Induktivität bildet in Serie mit der Koppelinduktivität und Belastung. Da diese Größen sich ändern können, ist ein konstantes Verhalten zwischen den beiden Speisespannungen noch nicht gesichert.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß wenigstens zwei getrennte Speisetransformatoren, von denen einer der Aufnehmerbrückenschaltung und der andere der Ausgleichsbrückenschaltung zugeordnet ist, primärseitig von einer konstanten Stromquelle gespeist oder von demselben Strom durchflossen sind und jeder Speisetransformator mit einer Zusatzwicklung versehen ist und beide Wicklungen parallel geschaltet sind.
Dadurch ist es möglich, daß die beiden parallel geschalteten Wicklungen nahezu stromlos werden. Die Speisung der beiden Zusatzwicklungen kann dabei über einzelne Leitungen von einer Konstantstromquelle mit einem Strom erfolgen, welcher hauptsächlich die im Übertrager benötigte Leistung liefert. Die Parallelschaltung dient jetzt nur als Ausgleichsleitung, und es erscheint über die Anderungen unterworfenen Impedanzen nur ein geringer Spannungsabfall.
Einen ähnlichen Erfolg hat man, wenn die beiden Speisewicklungen miteinander in Serie geschaltet sind, damit sie beide von demselben Strom durchflossen werden. Die Verzerrungen, welche hierdurch entstehen, werden durch einen Kompensationsstrom in der Parallelschaltung wieder ausgeglichen.
An sich sind stromlose Hilfsleitungen zur Konstanthaltung zweier Spannungen bekannt. Zusammen mit der Speisung zweier elektrisch voneinander getrennter Wheatstonschen Brücken ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltung elektronische Wiegungen mit sehr hoher Genauigkeit. Dabei ist zu berücksichtigen, daß für handelsübliche Wiegungen eine Genauigkeit von 0,05 O/o des Skalenbereichs vorgeschrieben ist. Bei den angegebenen Leitungslängen kann jedoch der Teil der Gesamtspannung, welcher vom Kupferwiderstand in der Speiseleitung des Aufnehmers aufgenommen wird, so anwachsen, daß Anderungen dieses Widerstandes mit der Temperatur die Meßgenauigkeit beeinflussen, wenn nicht kompensiert wird. Dabei behalten die Leitungskabel einen geringen Querschnitt und dadurch die nötige Biegsamkeit.
Die Figur zeigt ein Beispiel für die erfindungsgemäße Schaltung, und zwar sind zwei Übertrager 1 und 2 dargestellt, die mit ihren Primärwicklungen 11 und 21 in Reihe mit einer Spannungsquelle 3 liegen.
Die Leitungen 4 bis 9 dienen zur Verbindung der beiden Brückenschaltungen; die Brücke am Kranhaken ist entsprechend gekennzeichnet.
Der Übertrager 1 speist mit seiner Wicklung 12 die Ausgleichsbrücke 10, der Übertrager 2 mit seiner Wicklung 22 den Aufnehmer 20, welcher aus einigen in Brücke geschalteten Dehnungsmeßstreifen bestehen kann. Die Galvanometerzweige 14-15 und 14-18 der beiden BrückenlO und 20 sind in Serie geschaltet und an der Ausgangsseite mit dem Verstärker 16 verbunden. Ein Motor 17 wird von dem Verstärker 16 gespeist und verstellt die Anzapfung des Potentiometers 18, bis die in beiden Brücken 10 und 20 hervorgerufenen Spannungen von gleicher Größe und entgegengesetzter Phasenlage sind. Die Leitungen 6 und 7 sind daher stromlos, wenn das Gerät eingestellt worden ist. Die Leitungsimpedanz ist also hier nicht von Einfluß.
Ein Zeiger 19, ebenfalls von dem Motor 17 angetrieben, gibt Aussage über die Potentiometerverstellung.
Von der Spannungsquelle 3 her wird ein Wechselstrom Is über die Leitungen 4 und 5 durch die beiden Primärwicklungen 11 und 21 getrieben. Änderungen des Stromes Is wirken für beide Übertrager 1, 2 im gleichen Sinne, so daß daraus keine Fehler entstehen können. Die beiden Sekundärwicklungen 13 und 23 sind durch Leiter 8 und 9 parallel geschaltet. Anfangs wird man bestrebt sein, die Leiter 8 und 9 möglichst stromlos zu halten. Mit dem Auftreten von Anderun gen in irgendeiner Impedanz und/oder in der Streuung wird ein geringer Stromlk entstehen, der aber nur zum Ausgleich dient und immer gering sein wird im Verhältnis zu dem Speisestrom Is. Die Impedanzen in der Parallelschaltung sind zusammengezogen in Zk, und es folgt, daß mit kleinem Strom Ik auch der Unterschied zwischen den treibenden Spannungen in Wicklung 13 und 23 von geringer Bedeutung bleibt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Dehnungsstreifen-Meßschaltung für Wechselstrom nach dem Kompensationsprinzip mit räumlich getrennter Aufnehmer- und Ausgleichsbrückenschaltung und Mitteln zum Ausgleich der durch die räumliche Entfernung zwischen Aufnehmer- und Ausgleichsbrückenschaltung entstehenden Leitungseinflüsse auf die verschiedenen Speisespannungen der beiden Brücken, für Wiegeinsbesondere Kranwiegeanlagen, dadurch gekelmzeichnet, daß wenigstens zwei getrennte Speisetransformatoren (1, 2), von denen einer der Aufnehmerbrückenschaltung (20) und der andere der Ausgleichsbrückenschaltung (10) zugeordnet ist, primärseitig von einer konstanten Stromquelle (3) gespeist oder von demselben Strom durchflossen sind und jeder Speisetransformator mit einer Zusatzwicklung (13, 23) versehen ist und beide Wicklungen parallel geschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: »Elektrotechnik«, 1959, Heft 16, S. 129; »Elektronik«, 1959, Heft 1, S. 11 und 12; »Feinwerktechnik«, Nov. 1959, Heft 11, S. 393 bis 403.