DE1290255B - Selbstabgleichendes Gleichspannungsmessgeraet - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein selbst- liegt, derart angeordnet ist, daß eine Änderung der

abgleichendes Gleichspannungsmeßgerät, bei dem Phasenvoreilung ohne Auftreten einer Änderung des

ein servomechanisch sich selbst einstellendes Poten- Gleichstromwiderstandes des Netzwerkes ermög-

tiometer in einem Brückenzweig angeordnet ist, der licht ist.

eine feste Gleichspannungsquelle enthält und eine 5 Dadurch, daß bei der Änderung der Zeitkonstan-Kompensationsspannung an dem mit einem Auf- ten des genannten Netzwerkes die ohmsche Widerzeichnungsstift verbundenen Potentiometerabgriff er- Standskomponente desselben unverändert bleibt, zeugt. Derartige Gleichspannungsmeßgeräte sind im wird bei Änderung der Zeitkonstanten des die Prinzip bekannt durch die USA.-Patentschrift Phasenverschiebung bewirkenden Netzwerkes der 2 367746. io Schaltung eine Verschiebung des Nullpunktes nicht

Bei servomechanisch gesteuerten Regelschaltungen, bedingt.

wie sie ein selbstabgleichendes Gleichspannungsmeß- Die Anwendung von Phasenverschiebungsnetzgerät darstellt, ist es üblich, in dem das Ausgangs- werken, bestehend aus einem festen Widerstand und signal zwecks Bildung eines Regelabweichungssignals einer festen Kapazität, die mittels eines einstellbaren einer Vergleichsstufe, der auch das zu messende 15 Abgriffes des Widerstandes parallel zu einem einstell-Signal zugeführt wird, rückführenden Rückführzweig baren Teil des festen Widerstandes schaltbar ist, ist ein Netzwerk vorzusehen, das aus einem Widerstand an sich bekannt. Ein derartiger Spannungsteiler für mit einer parallel dazu liegenden Kapazität besteht. Wechselstrombrücken-Meßschaltungen ist beispiels-Diese schaltungsmäßige Maßnahme dient einerseits weise in der deutschen Patentschrift 430176 bedem Zweck, die Regelträgheit der Regelschaltung zu 20 schrieben. Auch die USA.-Patentschrift 2451796 verringern und andererseits dabei die Neigung zu zeigt die Anwendung eines derartigen einstellbaren Pendelungen gering zu halten. Eine solche, beispiels- Phasenschiebers als Kopplungsmittel einer Verweise durch die bekanntgemachte deutsche Patent- Stärkerschaltung für die Zwecke der Phasendrehung anmeldung B 16677 bekanntgewordene Schaltung von Wechselströmen.

arbeitet im allgemeinen zufriedenstellend, wenn die 25 Insoweit daher durch den Stand der Technik Impedanz der Stromquelle, die das Eingangssignal einstellbare phasendrehende Netzwerke der vorder Regelschaltung liefert, im wesentlichen kon- stehend gekennzeichneten Art bekanntgeworden sind, stant ist. bei denen bei Änderung der Einstellung der Phasen-

Bei als servomechanische Regelschaltung ausge- drehung der Gleichstromwiderstand ungeändert

bildeten selbstabgleichenden Gleichspannungsmeß- 30 bleibt, ist deren Anwendung im Rückführkreis selbst-

geräten wird jedoch das zu messende Eingangssignal abgleichender Gleichspannungsmeßgeräte und der

nicht stets von derselben Stromquelle geliefert. Es ■ dadurch bedingte Fortschritt, bei Änderung des

kann sich ergeben, daß die Impedanz der zu messen- Innenwiderstandes der Signalspannungsquelle ohne

den Stromquelle zwischen wenigen Ohm und etwa Änderung des Meßgerät-Nullpunktes eine Einstellung

1 Megohm schwankt. Es hat sich gezeigt, daß in 35 der Instrumententrägheit bewirken zu können, nicht

einer solchen Schaltung eine auf eine feste Zeit- nahegelegt.

konstante eingestellte Parallelschaltung eines Wider- Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der

Standes und einer Kapazität in dem Rückführkreis Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Be-

eine hinsichtlich Regelträgheit und geringer Neigung Schreibung und den zugehörigen Figuren. Von den

zu Pendelungen zufriedenstellende Wirkungsweise 40. Figuren zeigt

nicht sichern kann. Es ergibt sich daher die Not-' ' Fi g. 1 eine schematische Darstellung einer servo-

wendigkeit, die Zeitkonstante des die Phasen- mechanischen Schaltung mit Anwendung eines

verschiebung im Rückführzweig bestimmenden Netz- erfindungsgemäß ausgebildeten Netzwerkes zur Er-

werkes der Impedanz der jeweils zur Anwendung ziölüng einer Phasenvorauseilung in dem Rückführ-

gelangenden Signalquelle entsprechend einzustellen, 45 zweig der Schaltung,

um eine zufriedenstellende Stabilität des Meßgerätes F i g. 2 eine schematische Darstellung eines auf

sicherzustellen, und diese Einstellung soll jedoch dem Prinzip der F i g. 1 ausgebildeten registrierenden

nicht mit einer Änderung der Nullpunkteinstellung: Meßgerätes. · ■

des Meßgerätes verbunden sein. In Fig. 1 wird das Eingangssignal O₁ einem ein

Um diesen Zweck zu erfüllen, kennzeichnet sich 50 Regelabweichungssignal liefernden Detektor 1 zugeein selbstabgleichendes Gleichspannungsmeßgerät, führt. Das Regelabweichungssignal ε wird von dem bei dem ein servomechanisch sich selbst einstellendes Detektor 1 einem Verstärker 2 zugeführt, der einen Potentiometer in einem Brückenzweig angeordnet ist, Motor 3 steuert, welcher je nach Größe und, Richder eine feste Gleichspannungsquelle enthält und tung des Äbweichungssignals in einem oder dem eine Kompensationsspannung an dem mit einem 55 anderen Sinn gedreht wird. Der Motor wirkt auf Aufzeichnungsstift verbundenen Potentiometerabgriff einen Belastungskreis 4. Ein Ausgangssignal O₀ wird erzeugt, unter Anwendung von Mitteln zur einstell- von dem Ausgangskreis des Motors 3 abgeleitet und baren Phasenvoreilung der Kompensationsspannung, über das erfindungsgemäß ausgebildete Phasendie aus einem Netzwerk bestehen, das einen Wider- Verschiebungsnetzwerk 5 dem Detektor 1 zugeleitet, stand und eine Parallelkapazität aufweist und in dem 60 Das die Phasenvorauseilung liefernde Netzwerk 5 Verbindungszweig angeordnet ist, durch den die besteht aus einem Widerstand 6, von dem ein Teil Kompensationsspannung zu der den Vergleich mit parallel zu der Kapazität? geschaltet ist. Zu diesem der zu messenden Spannung ausführenden Vergleichs- Zweck hat der Widerstand einen einstellbaren Abstufe zugeführt wird, gemäß der Erfindung dadurch, griff 8, so daß ein Teil gewünschter Größe des daß das Netzwerk aus einem festen Widerstand und 65 Widerstandes von der Kapazität 7 überbrückt ist und einer festen Kapazität besteht und daß die feste sich die Dämpfung der servomechanischen Schaltung Kapazität in einem einstellbaren Zweig, der parallel einstellen läßt. Das Ausgangssignal 0_O wird über das zu mindestens einem Teil des festen Widerstandes phasenverschiebende Netzwerk 5 geleitet und in der

Detektorstufe 1 mit dem Eingangssignal zwecks Bildung des Regelabweichungssignals ε verglichen. Die Einstellung des als Spannungsteiler ausgebildeten Widerstandes des die Phasenvorauseilung bildenden Netzwerkes 5 gestattet, die Dämpfung der servomechanischen Schaltung so einzustellen, daß ein Pendeln vermieden wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Netzwerkes 5 bewirkt innerhalb eines weiten Bereiches der eingestellten Zeitkonstanten eine außerordentlich stabile Nullage, da die Gleich-Stromkomponente des rückgeführten Signals Θ_ο nicht von der gewählten Zeitkonstanten des Netzwerkes 5 abhängt. Diese Eigenschaft ist besonders bei Registriergeräten von Wichtigkeit.

F i g. 2 zeigt ein eine servomechanische Schaltungsanordnung aufweisendes Registriergerät.

Die Spannungsquelle 11 kann beispielsweise eine in Serie mit einem Innenwiderstand 15 liegende elektromotorische Kraft 14 sein. Das Signal, das von der Spannungsquelle 11 abgeleitet wird und dem Registriergerät an den Klemmen 12 und 13 zugeführt wird, wird über ein Tiefpaßfilter, welches aus einem Serienwiderstand 16 und einem Parallelkondensator 17 besteht, geleitet. Die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters wird über den veränderbaren Widerstand 18 und den Widerstand 19 an die Klemme 21 eines Unterbrechers 22 geführt. Der Unterbrecher 22 wird durch ein 60-Hertz-Signal, das von der Netzspannung abgeleitet wird, betrieben, so daß die Spannung, die an der Klemme 21 sich ausbildet, periodisch kurzgeschlossen wird, indem die Klemme 21 im Rhythmus von 60 Hertz mit der Klemme 13 verbunden wird. In Anbetracht der Unterbrechungen, die durch den Unterbrecher 22 bewirkt werden, ergibt sich an der Klemme 21 eine Wechselspannung, deren Phase und Größe von der Spannung der Spannungsquelle 11 abhängen. Das 60-Hertz-Signal wird dann über einen Kopplungskondensator 23 an den Eingangskreis eines Verstärkers 24 geleitet, in welchem es verstärkt wird; dessen Ausgangsspannung wird der einen Phase 25 eines zweiphasenumsteuerbaren Motors 26 zugeführt. Die andere Phase des zweiphasenumsteuerbaren Motors 26 wird von dem 60-Hertz-Netz erregt.

Wenn ein Signal in dem Ausgangskreis des Verstärkers 24 auftritt, so steuert es den umschaltbaren Motor 26 in einer bestimmten Richtung und in einem Maße, die beide von der Größe und dem Sinn der Spannung abhängen, welche die Spannungsquelle 11 liefert. Der Rotor des umsteuerbaren Motors 26 ist mittels eines mechanischen Gestänges 20 mit dem Abgriff 28 des Potentiometerwiderstandes 34 einer Potentiometeranordnung 29 verbunden.

Die Potentiometeranordnung 29 umfaßt eine übliche Normalspannungsquelle 31 in Serie mit einem veränderbaren Widerstand 32, und beide Schaltorgane liegen parallel zu den Potentiometerwiderständen 33 und 34. Der Abgriff 28 wird mechanisch durch das Gestänge 20 so gesteuert, daß eine bestimmte Spannung von dem Potentiometerwiderstand abgegriffen wird, wobei die Größe dieser Spannung von der Stellung des Abgriffes 28 abhängt. Die Spannung, die von dem Potentiometerwiderstand 34 mittels des Abgriffes 28 abgegriffen wird, wird über das Netzwerk 35, welches erfindungsgemäß in Parallelschaltung die Kapazität 36 und den Spannungsteiler 37 umfaßt und über den Widerstand 18 geleitet, von wo der Stromkreis über die Leitung 38 und den Potentiometerabgriff 39 zu dem Netzwerk geschlossen wird; der Abgriff 39 ist einstellbar auf dem Potentiometerwiderstand 33. Die Größe des Widerstandes 19 ist beträchtlich größer als die Größe des Widerstandes 18, so daß der die Führungsgröße liefernde Strom, der von dem Potentiometer abgeleitet wird, im wesentlichen auf die Stromschleife beschränkt ist, die aus dem Netzwerk 35, dem Widerstand 18 und der Potentiometeranordnung 29 besteht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Selbstabgleichendes Gleichspannungsmeßgerät, bei dem ein servomechanisch sich selbst einstellendes Potentiometer in einem Brückenzweig angeordnet ist, der eine feste Gleichspannungsquelle enthält und eine Kompensationsspannung an dem mit einem Aufzeichnungsstift verbundenen Potentiometerabgriff erzeugt, unter Anwendung von Mitteln zur einstellbaren Phasenvoreilung der Kompensationsspannung, die aus einem Netzwerk bestehen, das einen Widerstand und eine Parallelkapazität aufweist und in dem Verbindungszweig angeordnet ist, durch den die Kompensationsspannung zu der den Vergleich mit der zu messenden Spannung ausführenden Vergleichsstufe zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (35) aus einem festen Widerstand (37) und einer festen Kapazität (36) besteht und daß die feste Kapazität (36) in einem einstellbaren Zweig, der parallel zu mindestens einem Teil des festen Widerstandes

(37) liegt, derart angeordnet ist, daß eine Änderung der Phasenvoreilung ohne Auftreten einer Änderung des Gleichstromwiderstandes des Netzwerkes ermöglicht ist.

2. Gleichspannungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine zur Zuführung der zu messenden Spannung vorgesehene Leitung (12') und die eine zur Zuführung der Kompensationsspannung vorgesehene Leitung

(38) an die eine Klemme eines vorzugsweise einstellbaren Widerstandes (18) angeschlossen sind und mit der anderen Klemme des Widerstandes (18) die zweite zur Zuführung der Kompensationsspannung vorgesehene Leitung und der Eingangskreis des zur Steuerung des Servomotors (26) vorgesehenen Verstärkers (24) verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen