DE1244949B - Empfindliches Drehmagnet-Messinstrument - Google Patents

Empfindliches Drehmagnet-Messinstrument

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DE1244949B DE1964P0033653 DEP0033653A DE1244949B DE 1244949 B DE1244949 B DE 1244949B DE 1964P0033653 DE1964P0033653 DE 1964P0033653 DE P0033653 A DEP0033653 A DE P0033653A DE 1244949 B DE1244949 B DE 1244949B
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DE1964P0033653
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Francis Prevel
Rene Prevel
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R5/00Instruments for converting a single current or a single voltage into a mechanical displacement
    • G01R5/14Moving-iron instruments
    • G01R5/16Moving-iron instruments with pivoting magnet

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Description

  • Empfindliches Drehmagnet-Meßinstrument Bekanntlich benötigt man in der heutigen modernen elektrischen Meßtechnik, insbesondere für transistorierte Rundfunk- und Fernsehempfänger, Meßinstrumente hoher Empfindlichkeit, welche äußerst geringe Stromstärken, beispielsweise der Größenordnung von etwa 200 itA bis 1 mA, messen lassen. Wenn man beabsichtigt, derartige Geräte so auszuführen, daß man von den üblichen Mitteln Gebrauch macht, die die Instrumente mit auf Drehzapfen gelagertem beweglichen Meßwerk kennzeichnen, so gelangt man zu äußerst kostspieligen Lösungen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein empfindliches Mikroamperemeter zu schaffen, das von einfachem und wirtschaftlichem Aufbau und vor allem als Abstimmanzeigegerät für Transistorempfänger verwendbar ist.
  • Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen Meßinstrument der eingangs genannten Art vor allem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in einem dicht abgeschlossenen, um seine Achse drehbaren Hohlzylinder ein senkrecht zur Zylinderachse magnetisierter Permanentmagnet fest angeordnet ist, daß dieser Hohlzylinder in einem mit einer Flüssigkeit mit niedrigem Gefrierpunkt gefüllten Gehäuse gelagert ist, wobei eine Flüssigkeit mit solchem spezifischem Gewicht verwendet wird, daß das Gewicht des drehbaren Meßwerkteils infolge des Auftriebs annähernd aufgehoben wird, und daß die Erregerwicklung auf der Außenwand des Gehäuses aufgebracht ist. Diese Anordnung sichert dem Meßwerk die größtmögliche Beweglichkeit und vermindert gleichzeitig sein Scheingewicht auf ein Minimum. Auf diese Weise ist die Empfindlichkeit des Meßinstruments erheblich vergrößert.
  • Es ist zwar bekannt, den beweglichen Teil eines elektrischen Meßwerks in Ö1, also einer Flüssigkeit mit niedrigem Gefrierpunkt anzuordnen; bei solchen bekannten Galvanometern hat jedoch das Ö1 lediglich die Aufgabe, dem beweglichen Element, nämlich dem schwingenden Spiegel, eine Dämpfung beizubringen. Das Öl erfüllt dort also eine völlig andere Aufgabe als bei dem Meßinstrument gemäß der Erfindung, und seine Anwesenheit ist für die Wirkungsweise dieses vorbekannten Galvanometers keineswegs unerläßlich.
  • Bei dem hier vorgeschlagenen Drehmagnet-Meßinstrument wird demgegenüber das an sich bekannte Prinzip der Bussole oder des Flugkompasses zu anderen Zwecken und in einem anderen technischen Bereich verwendet und hierbei ein unerwarteter erheblicher technischer Fortschritt erzielt. Dadurch nämlich, daß bei dem Meßinstrument gemäß der Erfindung der Drehmagnet in einem dicht abgeschlossenen Hohlzylinder vorgesehen und letzterer in eine deren Gewicht infolge Auftriebs weitgehend aufhebende, in dem dichten Instrumentengehäuse enthaltene Flüssigkeit mit niedrigem Gefrierpunkt, d. h. geringer Viskosität getaucht angeordnet ist, wird ein Drehmagnet-Meßinstrument hoher Empfindlichkeit (etwa 250 eA), mit geringer Trägheit und äußerst einfachem mechanischem Aufbau und daher niedrigem Kostenaufwand geschaffen. Auf Grund seiner zylindrischen Form wird im übrigen das bewegliche Meßwerk durch die in dem Instrumentengehäuse enthaltene Flüssigkeit nur geringfügig gebremst, und die Trägheit des aus Hohlzylinder und Drehmagnet bestehenden Meßwerks ist äußerst gering, was nicht der Fall wäre bei einem beweglichen Meßwerk, wie beispielsweise einem rechteckigen Rahmen.
  • Vorzugsweise trägt der den Drehmagneten enthaltende Hohlzylinder die trberwachungsmarken. Die auf der Außenwand des Gehäuses aufgebrachte Erregerwicklung wird von dem zu messenden Gleichstrom durchflossen, der das auf den Drehmagneten einwirkende Magnetfeld hervorruft.
  • Die notwendige Nullrückstellung des aus dem Hohlzylinder und dem in ihm befindlichen Drehmagneten bestehenden Meßwerks kann in verschiedener Weise erfolgen, und zwar entweder mittels eines von Hand bewegbaren Hilfsmagneten oder eines Eisenmetallstücks oder auch einer zusätzlichen Hilfsspule, welche Rückstellorgane jeweils außerhalb des Instrumentengehäuses vorzusehen sind. Es ist jedoch auch möglich, diese drei Rückstellorgane gemeinschaftlich und gleichzeitig für die Nullrückstellung des Meßwerks zu benutzen.
  • Um die Spiele der Drehachsen des Meßwerks auf ein Minimum zu verringern, ist es von außerordentlichem Vorteil, wenn das Meßwerk zu seiner Drehachse symmetrisch ausgebildet ist und außerdem die Drehachse mit dem Auftriebs- und Massenmittelpunkt des Drehwerks zusammenfällt. Dann fällt selbstverständlich auch der Mittelpunkt des durch die Flüssigkeit ausgeübten Auftriebs und der Massenmittelpunkt des aus Hohlzylinder und Stabmagneten bestehenden Meßwerks zusammen. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, kann das Instrument in jeder beliebigen Lage im Raum arbeiten.
  • Um weiterhin die Lagerreibungen des Meßwerks auf ein Minimum zu verringern, ist es von Vorteil, zur Halterung des Meßwerks dessen Achsen und den Lagern, auf denen letztere drehen, besondere Formen zu geben, beispielsweise eine halbkugelförmige Gestalt für die Enden der zylindrischen Achsen des Meßwerks, die sich auf einer ebenen Fläche abstützen. Zum gleichen Zweck können aber auch zwei in die Innenwandung des in die Flüssigkeit eingetauchten Hohlzylinders eingebrachte Aussparungen halbkugelförmigen Querschnitts vorgesehen sein, welche die Lagerstellen für die halbkugelförmigen Enden der Meßwerksachsen bilden.
  • Zur Erzielung höchstmöglicher Empfindlichkeit sind die Spule und der Stabmagnet entsprechend zu setzen und zu bemessen. Zweckmäßig ist zur Begrenzung der Drehbewegungen des Meßwerks ein Anschlag vorgesehen. Es ist ferner von Vorteil, gegebenenfalls an der Oberfläche der Flüssigkeit auftretende Blasen zuvor zu beseitigen.
  • Um das Meßinstrument für Messungen sehr unterschiedlicher Stromstärken anwendbar zu machen, ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von Vorteil, für die Rückstell-Hilfsspule eine die Empfindlichkeit des Instruments verändernde Regelung vorzusehen. Diese Regelung kann im Betrieb des Instruments ausführbar sein, wobei das Rückstellorgan als Spiralfeder ausgebildet sein kann. Durch die Regelung der Stromstärke des diese Hilfsspule durchfließenden Stroms ist es möglich, jegliche von einem benachbarten Magnetfeld verursachte Wirkung aufzuheben.
  • In der Zeichnung ist ein elektrisches Meßinstrument der mit der Erfindung vorgeschlagenen Art in beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht.
  • F i g. 1 zeigt in Draufsicht eine Ausführungsform des Instruments gemäß der Erfindung; Fig. 2 stellt dieses Instrument im Schnitt gemäß Linie II-II der F i g. 1 dar; Fig.3 bringt einen weiteren Schnitt des Instruments gemäß Linie III-III der F i g. 1; F i g. 4 läßt eine Ausführungsform der Rückstelleinrichtung des Meßwerks des Instruments gemäß der Erfindung erkennen; F i g. 5 bezieht sich auf Anordnungen, welche die Empfindlichkeit des Instruments gemäß der Erfindung auf das Maximum zu steigern gestatten.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Meßinstrument befindet sich innerhalb eines äußeren dichten und durchsichtigen Gehäuses 1, das mit einem Überwachungsfenster2 ausgestattet ist, die Flüssigkeitsmasse 3 niedrigen Gefrierpunkts, in die der dicht abgeschlossene Hohlzylinder 4 eingetaucht ist, der den Stabmagneten 5 enhält, der zwar nicht in F i g. 1, sondern in den F i g. 2 und 3 zu sehen ist. Die t:berwachung erfolgt über das Fenster 2 mittels entsprechender Überwachungsmarkierungen wie 6 und 7.
  • In den aus F i g. 2 und 3 ersichtlichen Schnittansichten der Instrumentenausführung der Fig. 1 sind außer dem in die flüssige Masse 3 eingetauchten Hohlzylinder 4 und dem beide einschließenden Gehäuse 1 der Stabmagnet 5 und dessen Stütze 8, die axiale Auflage 9 des einen Schwimmer bildenden Hohlzylinders 4 und die reibungsarmen Lager 10 - 10 sowie der die Bewegung des Meßwerks begrenzende Anschlag 11 und schließlich die äußere Spule 12 zu sehen, die von dem zu messenden Strom durchflossen wird.
  • Für die unerläßliche Nullrückstellung des Meßwerks ist bei der Ausführungsform der F i g. 1 bis 3 ein kleiner Hilfsmagnet 13 (vgl. F i g. 3) vorgesehen. der jedoch auch durch ein Eisenmetallstück ersetzt werden kann. Die Ausführungsform der Fig.4 weicht von der Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3 lediglich dadurch ab, daß an die Stelle des Hilfsmagneten 13 bzw. eines Eisenmetallstücks eine Rückstellspule 14 getreten ist. Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, ist diese Hilfsspule 14 koaxial zu der Erregerspule 12 angeordnet.
  • Die Empfindlichkeit des hier vorgeschlagenen Meßinstruments läßt sich unter Berücksichtigung folgender Gesichtspunkte noch verbessern: a) Die Erregerspule 12 soll gegenüber dem Stabmagneten verhältnismäßig lang sein, der stets in dem Feld der Spule verbleibt; b) der Stabmagnet mit der magnetischen Masse m und der Länge I soll eine maximale Länge besitzen, die mit der Abmessung des zylindrischen Schwimmers 4 vereinbar ist; c) der Stabmagnet 5 soll an der Stelle A in Ruhestellung angeordnet sein (s. F i g. 5). Bei Stromdurchgang strebt er dann in Richtung auf die Stelle zu drehen. Er wird hierbei folgenden Drehmomenten unterworfen: beiA: k m l - sin , beiB: km 1, bei C: kmtsina (symmetrischzuA), bei D: das Drehmoment ist null.
  • Aus vorstehendem ergibt sich, daß die Strecke ABCC ein Bereich guter Empfindlichkeit ist. Damit das Instrument unter dieser Bedingung arbeitet, begrenzt der sich auf dem axialen Auflager 9 des beweglichen Meßwerks abstützende Anschlag 11 die Drehbewegung des Meßwerks.
  • Neben den bereits erwähnten Vorteilen werden durch die Merkmale der Erfindung noch folgende Vorteile herbeigeführt: Herstellung des Gleichgewichts des beweglichen Meßwerks in sämtlichen Stellungen, Herabsetzung der Reibungen, hohe Empfindlichkeit im Minimum, einfache Festlegung und Begrenzung der Drehbewegung des Meßwerks, Möglichkeit des Messens mit dem gleichen Instrument von äußerst verschiedenen Stromstärken, Konstanz des Rückstelldrehmoments, erhalten für jeden Wert der Stromstärke des zu messenden Stroms, Möglichkeit der Korrektur des Drehmomentenwerts, selbst während des Betriebs und auch für eine Spiralfeder als Rückstellorgan, Möglichkeit der Aufhebung des Einflusses eines benachbarten magnetischen Feldes durch Regelung der Stromstärke in der Hilfsspule.
  • Patentansprüche: 1. Empfindliches Drehmagnet-Meßinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dicht abgeschlossenen, um seine Achse drehbaren Hohlzylinder ein senkrecht zur Zylinderachse magnetisierter Permanentmagnet fest angeordnet ist, daß dieser Hohlzylinder in einem mit einer Flüssigkeit mit niedrigem Gefrierpunkt gefüllten Gehäuse gelagert ist, wobei eine Flüssigkeit mit solchem spezifischem Gewicht verwendet wird, daß das Gewicht des drehbaren Meßwerkteils infolge des Auftriebs annähernd aufgehoben wird, und daß die Erregerwicklung auf der Außenwand des Gehäuses aufgebracht ist.

Claims (1)

  1. 2. Meßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (4) die Überwachungsmarken (6, 7) trägt.
    3. Meßinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nullrückstellung des Meßwerks (4, 5) außerhalb des Instrumentengehäuses (1) ein von Hand bewegbarer Hilfsmagnet(13), Eisenmetallstück und/oder Hilfsspule (14) angeordnet ist.
    4. Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des zu ihr symmetrisch ausgebildeten Meßwerks (4, 5) mit dessen Auftriebs-und Massenmittelpunkt zusammenfällt.
    5. Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung des Meßwerks (5, 4) halbkugelförmige Lager (10) vorgesehen sind.
    6. Meßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Drehbewegungen des Meßwerks (4, 5) ein Anschlag (11) vorgesehen ist.
    7. Meßinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückstell-Hilfsspule (14) eine die Empfindlichkeit des Instruments verändernde Regelung vorgesehen ist.
    8. Meßinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung im Betrieb des Instruments ausführbar ist, wobei das Rückstellorgan als Spiralfeder ausgebildet sein kann.
    9. Meßinstrument nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Stromstärke in der Hilfsspule (14) zur Aufhebung der von einem benachbarten Magnetfeld verursachten Wirkung vorgesehen ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2698417.
DE1964P0033653 1963-03-01 1964-02-21 Empfindliches Drehmagnet-Messinstrument Pending DE1244949B (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR926435A FR1381237A (fr) 1963-03-01 1963-03-01 Appareil de mesure des courants faibles, utilisable en particulier comme indicateur d'accord sur les récepteurs de radio et de télévision
FR942818A FR1417113A (fr) 1963-07-26 1963-07-26 Instrument de mesure des courants faibles à aimant mobile
FR957307A FR86451E (fr) 1963-12-16 1963-12-16 Instrument de mesure des courants faibles à aimant mobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1244949B true DE1244949B (de) 1967-07-20

Family

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BE (1) BE644527A (de)
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NL (1) NL6402024A (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2698417A (en) * 1954-12-28 Galvanometer construction

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2698417A (en) * 1954-12-28 Galvanometer construction

Also Published As

Publication number Publication date
AT256245B (de) 1967-08-10
NL6402024A (de) 1964-09-02
BE644527A (de)

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