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Selbsttätiger elektrischer Kompensator Die Erfindung bezieht sich
auf einen selbsttätigen elektrischen Kompensator mit einem von der Differenz aus
Meß- und Kompensationsspannung vorzeichenrichtig beaufschlagten Stellglied, der
in den Kompensationskreis einschaltbare, gruppenweise, insbesondere dekadisch, zusammengefaßte
Widerstände eines Potentiometers unter Gleichhaltung des Gesamtwiderstandes desselben
in digitalen Stellschritten verstellt.
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Bei Widerstandskompensatoren ist es üblich, die Kompensationswiderstände
in Gruppen zusammenzufassen und den Abgleich von Gruppe zu Gruppe fortschreitend
durchzuführen. Meist werden die Widerstände in der Weise zu einer Gruppe zusammengefaßt,
daß sie gerade eine Dekade ausfüllen. Für jede Dekade sind dann besondere Stellglieder
erforderlich, deren Bewegung nacheinander eingeleitet werden muß. So ist bereits
eine Brücken-oder Kompensationsschaltung zur automatischen Messung von Widerständen,
Spannungen oder Strömen durch selbsttätigen schrittweisen Abgleich mit aus Teilwiderständen
bestehenden Abgleichwiderständen mit einem vom Nullzweig der Schaltung gesteuerten
Relais und mit dadurch gesteuerten Abgleichrelais zum Einstellen der Teilwiderstände
bekannt, bei der jeder Teilwiderstand durch Kontakte zweier Relais kurzschließbar
ist und diese Relais durch ein von einem Steuerwechselstrom erregtes polarisiertes
Relais in Intervallen entsprechend den Halbwellen des Steuerwechselstromes nacheinander
betätigt werden und bei der das eine dieser beiden Relais den Teilwiderstand versuchsweise
und das andere Relais diesen Teilwiderstand entsprechend der Aussage des im Nullzweig
liegenden Entscheidungsrelais endgültig abschaltet oder nicht.
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Bei diesem bekannten Kompensator ist durch paarige Anordnung der Widerstände
der einzelnen Widerstandsgruppen dafür gesorgt, daß der Gesamtwiderstand der Abgleichschaltung
und damit die Belastung der die Kompensationsspannung liefernden Quelle gleich bleibt.
Dies ist für eine genaue Kompensationsmessung Voraussetzung.
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Es sind ferner selbstabgleichende Kompensatoren bekannt, die mit als
Stellglied einen Stellmotor verwenden, dessen Welle mit der Einstellwelle eines
als Drehorgan ausgebildeten Abgleichpotentiometers gekoppelt ist. Will man bei einem
solchen Kompensator jedoch mit einem Abgleich in digitalen Schritten innerhalb mehrerer
Stufen bzw. Gruppen, z. B. Dekaden, arbeiten, so läßt sich dieser Gedanke mit bekannten
Drehpotentiometem nicht ohne weiteres durchführen. Hier setzt die Erfindung ein
durch Schaffung eines geeigneten Drehpotentiometers mit mehreren Widerstandsgruppen
bzw. -stufen für den Abgleich.
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Es ist auch schon ein drehbares Potentiometer mit großem ohmschen
Widerstand bekannt, das zwei Stufen von Widerständen enthält, von denen die eine
eine Reihe von Abgriffen besitzt. Außerdem ist eine elektrische Widerstandsanordnung
bekannt, bei der die Teilwiderstände auf mehreren gegeneinander drehbaren Einsätzen
befestigt sind. Schließlich ist ein in einem Zuge durchlaufend, in vorzugsweise
gleichen Feinstufen unterbrechungslos veränderbarer Regelwiderstand, bei welchem
jeweils einer Widerstandsgrobstufe ein in Feinstufen regelbarer Widerstand parallel
geschaltet ist, bekannt, bei dem der Feinstufenwiderstand mehr als einmal vorhanden
ist und bei dem, während einer durchlaufen wird, ein vorzugsweise unmittelbar anschließend
daran durchlaufener Feinstufenwiderstand mittels schleifend und stromlos betätigter
Kontakte bereits an den nächsten Grobstufenkontakt angeschlossen wird. Der dazu
erforderliche technische Aufwand führt zu großen Trägheitsmomenten und damit geringen
Einstellgeschwindigkeiten. Bei dem selbsttätigen elektrischen Kompensator nach der
Erfindung lassen sich dagegen infolge zweckmäßiger mechanischer Anordnungen hohe
Einstellgeschwindigkeiten erzielen, und vor allem wird das Problem der Gleichhaltung
des Gesamtwiderstandes des Abgleichpotentiometers bei mehrstufiger Ausführung desselben
erstmalig gelöst.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen selbsttätigen elektrischen Kompensator
der eingangs bereits genannten Art mit einem von der Differenz aus Meß-und Kompensationsspannung
vorzeichenrichtig beaufschlagten Stellglied, das in den Kompensationskreis einschaltbare,
gruppenweise, insbesondere dekadisch, zusammengefaßte Widerstände eines Abgleichpotentiometers
unter
Gleichhaltung des Gesamtwiderstandes desselben in digitalen Stellschritten verstellt,
und besteht darin, daß das Stellglied in an sich bekannter Weise aus einem Stellmotor
besteht, dessen Welle das Abgleichpotentiometer einstellt, daß das Abgleichpotentiometer
in an sich bekannter Weise als Stufenpotentiometer mit die einzelnen Widerstandsgruppen
aufweisenden Schaltscheiben und Mitnehmern an diesen ausgebildet ist, die jeweils
in einen Schlitz der nächstfolgenden Schaltscheibe eingreifen, sowie mit Schaltnasen,
die den Kontakt zwischen aufeinanderfolgenden Widerstandsgruppen herstellen und
so angebracht sind, daß zur Veränderung ihrer Stellung ein gewisser, in der Reihenfolge
der Potentiometerstufen zunehmender mechanischer Widerstand zu überwinden ist, daß
auf der mit der zweiten Widerstandsgruppe versehenen Schaltscheibe und den folgenden
Schaltscheiben je eine weitere Widerstandsgruppe gleicher Stufung wie die schon
darauf befindliche Widerstandsgruppe angeordnet sind, die mit Hilfe zusätzlicher
Schaltnasen für die Gleichhaltung des Potentiometergesamtwiderstandes dienen.
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Die Widerstandsreihenschaltungen innerhalb der einzelnen Gruppen erfolgen
dabei in der Weise, daß die Widerstandsreihenschaltung der Gruppe mit den kleinsten
Widerstandswerten mit ihrem Anfangsanschluß an den Anfangsanschluß einer ersten
WiderstaudsreihenschaltungdernächsthöherenGruppe und mit ihrem Endanschluß an den
Endanschluß einer zweiten Widerstandsschaltung der nächsthöheren Gruppe geführt
ist und die Schaltscheibe der nächsthöheren Gruppe für jede der beiden Widerstandsreihenschaltungen
eine Schaltnase hat. Bei dieser Ausführung sind die eine Schaltnase der kleinsten
Widerstandsgruppe und die beiden Schaltnasen der höchsten Widerstandsgruppe an die.
zu kompensierende Anordnung anschließbar. Im übrigen erfolgt die Verdrahtung so,
daß die Schaltnasen der Widerstandsreihenschaltungen, die über ihren Anfangspunkt
an die nächstniedrige Widerstandsreihenschaltung angeschlossen sind, an den Anfangspunkt
der nächsthöheren Widerstandsreihenschaltung geführt sind und daß die Schaltnasen
der Widerstandsreihenschaltungen, die über ihren Endpunkt an die nächstniedrigere
Widerstandsreihenschaltung angeschlossen sind, an dem Endpunkt der nächsthöheren
Widerstandsreihenschaltung liegen. Um zu erreichen, daß bei Weiterdrehung des Stellmotors,
die innerhalb einer Gruppe erreichte Endstellung der Schaltnase im Hinblick auf
die zugehörigen Widerstände erhalten bleibt, ist es zweckmäßig, daß die Kontakte
zu den Widerständen einer Gruppe auf der Schaltscheibe für die Widerstände der nächsthöheren
Widerstandsgruppe angeordnet sind. Bei einem derartigen elektromechanischen Widerstandskompensator
können die einzelnen Schaltscheiben zusätzliche Schaltnasen tragen, die, entsprechend
der Stellung der Schaltscheibe, eine Verbindung zu entsprechenden Anschlußkontakten
eines digitalen elektrischen Systems herstellen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Kompensators nach
der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt zunächst ein Anwendungsbeispiel eines derartigen Widerstandskompensators.
Eine mit 1 bezeichnete Wechselspannungs-Brückenschaltung, die in ihrem inneren Brütkenteil2
eine aus Dehnungsstreifen, die ebenfalls nur als Widerstände gezeichnet sind, bestehende
Druckmeßdose enthält und über einen Transformator 3 an einer Wechselspannung liegt,
soll durch ein Abgleichpotentiometer 4 abgeglichen werden. Zu diesem Zweck wird
der in der Brücke auftretende Fehlerstrom einem Verstärker 5 zugeführt. An den Ausgang
dieses Verstärkers ist ein phasenabhängiger Gleichrichter 6 angeschlossen, der eine
Kippstufe 7 steuert, die einen Stellmotor 8 in der einen oder anderen Drehrichtung
einschaltet. Dieser Stellmotor verstellt außerdem den Widerstandskompensator 4,
und wenn es erforderlich ist, ein Analoganzeigeglied 9, ein Digitalanzeigeglied
10, weitere Analogregelglieder 11, Digitalregelglieder 12 oder Druckglieder 13.
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Fig. 2 zeigt die mechanische Ausbildung des Abgleichpotentiometers
4. Auf der Abtriebswelle 14 des in Fig. 1 mit 8 bezeichneten Stellmotors sitzt fest
eine Schaltscheibe 15 mit einer Schaltnase 16, die entsprechend ihrer Stellung an
die Widerstände 17 geführte Kontakte berührt. Außerdem trägt die Schaltscheibe 16
einen Mitnehmer 18, der in einen Schlitz 19 der Schaltscheibe 20 eingreift. Ist
die Reihenschaltung der Widerstände 17 durch entsprechende Drehung der Schaltscheibe
15 vollständig eingeschaltet, so hat der Mitnehmer 18 den Schlitz 19 durcheilt und
nimmt bei weiterer Drehung der Welle 14 die Schaltscheibe 20 mit. Die Schaltscheibe
20 trägt zwei Schaltnasen 21 und 22, die Kontakte zu den Widerstandsreihenschaltungen
23 und 24 herstellen. Die Widerstände 17 sind auf der Schaltscheibe 20 befestigt,
so daß sie an der Drehbewegung dieser Schaltscheibe teilnehmen, wobei aber durch
eine mechanische Hemmung dafür gesorgt ist, daß die durch die Schaltnasen 16 erreichte
Kontaktstellung auf der Widerstandsreihenschaltung 17 erhalten bleibt. Die
konstruktive Verbindung zwischen der Widerstandsreihenschaltung 17 und der Schaltscheibe
20 ist durch das Element 25 angedeutet. Die Schaltung der Widerstandsreihenschaltungen
untereinander und ihre Verbindung mit den Schaltnasen ist in Fig. 3 dargestellt.
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Die Schaltscheibe 20 (Fig. 2) trägt wiederum einen Mitnehmer, der
mit 26 bezeichnet ist und in einen Schlitz 27 einer Schaltscheibe 28 eingreift.
Diese Schaltscheibe besitzt wiederum zwei Schaltnasen 29 und 30, die Kontakte zu
den Widerstandsreihenschaltungen 31 und 32 herstellen. Durch die Verbindungsstege
33 und 34 ist angedeutet, daß die Widerstandsreihenschaltungen 23 und 24 ihrerseits
an der Bewegung der Schaltscheibe 28 teilnehmen, so daß die durch die Schaltscheibe
20 erreichte Kontaktstellung erhalten bleibt, wenn über den Mitnehmer 26 die Schaltscheibe
28 verdreht wird.
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In Fig. 3, die die Schaltung der Widerstände zeigt, sind die Schaltscheiben
und die Schaltnasen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. über die Klemmen 35
bis 37 wird das Abgleichpotentiometer an das abzugleichende System angeschlossen.
Die Schaltnase 16 ist dabei mit der Klemme 37 verbunden und ändert bei Verdrehung
den Kontaktschluß zu der Widerstandsreihenschaltung 17, die beipsielsweise aus zehn
Widerständen besteht, deren Widerstandswerte eine Dekade umfassen. Hat die Schaltnase
16 die letzte Kontaktstellung erreicht, so werden, wie in Fig.2 dargestellt, bei
der weiteren Drehung der Welle des Stellmotors diese Kontaktstellung beibehalten
und gleichzeitig mit der Kontaktscheibe 20 die Schaltnasen 21 und 22 verdreht, die
ihrerseits
Kontakte zu den Widerstandsreihenschaltungen 23 und 24
herstellen. Die Werte dieser Widerstandsreihenschaltungen sind so gewählt, daß sie
die nächstgrößere Dekade umfassen. Während die Widerstandsreihenschaltung 23 mit
dem Anfangspunkt der Widerstandsreihenschaltung 17 verbunden ist, sind die Endpunkte
der Widerstandsreihenschaltungen 17 und 2.1 zueinandergeführt. Sind die Schaltnasen
21 und 22 auf ihrer Endstellung angelangt, so werden durch Beibehaltung dieser Stellung
mittels der Schaltscheibe 28 nunmehr die Schaltnasen 29 und 31 über die entsprechenden
Kontakte der Widerstandsreihenschaltungen 31 und 32 geführt. Zusätzlich tragen bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Schaltscheiben noch Schaltnasen 38 bis
40, die Verbindungen zu nicht weiter bezeichneten Kontakten herstellen, die an einer
mit 41 angedeuteten Anschlußleiste liegen. An dieser Anschlußleiste treten der analogen
Verdrehung der Welle entsprechende digitale Signalspannungen auf, die zum Betrieb
digitaler Anzeigegeräte, Regler u. dgl. dienen können.