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Statisches Ohmmeter und Anwendungen desselben.
Die Erfindung
betrifft eine Anordnung zum Regeln des Werts eines Widerstands und Anwendungen dieser
Anordnung, insbesondere zur Steuerung von Zündmaschinen in Bergwerken.
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Man hat bereits vorgeschlagen, einen Stromkreis mit Transistor und
Zenerdiode zu verwenden, um das Einschalten eines Relais bei einem bestimmten Spannungswert
zu regeln. Diese unter dem c Namen " spannungsabhängige Relaisanordnung mit Transistoren"
bekannte Anordnung gestattet insbesondere eine transistorisierte Verstärkung mit
Spannungsregelung .aus einer Bezugsspannung, welche von den Klemmen von Dioden abgenommen
wird, welche in. Reihenschaltung und in der.Durchlassrichtung auf einer welle vorgesehen
sind.
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Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung des
Grundsatzes des spannungsabhängigen Relais mit Transistoren zum
Regeln
des Werte eines variablen Widerstands, um damit ein
verbessertes
statisches Ohmmeter zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Anwendung
dieses Ohmmeters für Zündmaschinen in Bergwerken, um die Regelung der elektrischen
Zündung und des Steuergeräts der Schiessleitung zu schaffen. Das erfindungsgemässe
statische Ohmmeter bildet einen Teil der Zündmaschine und bewirkt deren vollkommene
betriebliche Sicherheit.
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Das erfindungsgemässe_statische Ohmmeter umfasst im wesentlichen.zwei
Transistoren, deren@Emitter-Kollektor-Kreise je ein Steuerrelais beliefern und deren
Basiskreise, die jeweils auf einem Potentiometer verstellt werden können, den zu
regelnden .Widerstand beziehungsweise einen Bezugswiderstand umfassen, wobei die
Summe der an den liuetmen jedes Widerstands anliegende Spannung konstant und gleich
der Spannung gehalten wird, die an den Klemmen der in Reihenschaltung und in der
Durchlassrichtung'auf der Versorgungsquellenvorgesehen sind, erhalten
wird,
Die erfindungsgemässe Anordnung verwendet den Grundsatz der Niveauentdeckung
unäer Verwendung der dynamischen Sättigungskurve eines Transistors, d.h. der Kurve,
welche die Funktion U - f(1)9 wobei U die Ausgangsspannung und I die Intensität
im Basiskreis i$t! Die Funktion U hat einen Sättigungspunkt, für welchen die Kollektorspannung
nur einen Bruchteil eines Volts beträgt, .
Weitere Vorteile des
erfindungsgemässen statischen Ohmmeters gehen aus der folgenden Beschreibung anhand
der beiliegenden Zeichnung hervor.
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Fig. 1 und 1b sind theoretische Aufbauschemen und zeigen den erfindungsgemässen
Grundsatz, Fig, 2 ist ein vervollständigter erfindungsgemässer Aufbau.
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In Anordnung nach Figur 1 ist der Transistor T in Emitter-Schaltung
vorgesehen, wobei die Basispolarisation mittels eines Spannungsteilers stabilisiert
ist, welcher aus einem Potentiometer Rv in Reihe mit dem Widerstand Rc besteht,
der für den benützten Transistor T kennzeichnend ist. Der Widerstand Rc bestimmt
den Arbeitspunkt am Ausgang des Knicks, der Spannungskurve U = f(I) des Transistors.
Das Potentiometer Rv gestattet es daher, diesen,Punkt auf der geradlinigen Kurve
nach Massgabe der zu messenden Widerstandswerte Rx zu verschieben, wobei die Bezugsspannung
v konstant bleibt. Zwischen den Werten für Rx und Rv besteht ein eindeutiges Verhältnis
und jedem Wert von Rx entspricht ein und nur ein Wert des Eichwiderstands Rv, welcher
eine bestimmte und konstante Spannung an den Ausgangsklemmen A und B
der Iade-Impedanz R6 liefert, die den dynamischen Kenndaten der Triode T
entspricht. Diese Impedanz kann aus einem Relais Z bestehen, welches ein Signal
abgibt, wenn der Widerstand Rv dem gesuchten Widerstand Rx entspricht.
Unter
der Annahme, dass die Spannung an den Ausgangsklemmen A und B durch wachsende auf
die Basis einwirkende Spannung ge.-. regelt wird, steigt auch die Spannung an den
Klemmen der Impedanz. Ein unmittelbar an den Ausgang angeschlossenes Relais unterliegt
daher einer unstabilen Steuerung und sein Betrieb kann durch die Stellung und die
Stösse im Augenblick des Ansprechens beeinflusst werden. Es ist daher vorzuziehen
einen mit einer Zenerdiode Dz und einem Relais Z bestückten Iadewiderstand R, vorzusehen.
Dieser wirkt nur am Ausgang des urigekehrten Spannungsknicks der Diode Dz und sein
Betrieb ist daher stabilisiert.
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Wie aus Figur 1b ersichtlich, kann das Relais Z vorzugsweise durch
einen Transformator K ersetzt werden, welcher auf dem Aus-. gang der Sekundärwicklung
mit einer Neonröhre ausgestattet ist. Diese Röhre gibt das Sperrsignal am Ausgang
des Zenerknicks,welcher dem zu messenden Wert des Widerstands Rx entspricht.
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Das Schliessen des Schalters I wird durch den variablen Widerstand
Rv bewirkt.
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Die Nullung kann entweder durch eine Rückwirkungsreihe mit einem.
variablen Widerstand R, ( Kompensation der Einwirkung der Temperatur) oder durch
Einstellen der Bezugsspannung v mittels des variablen Widerstands r erfolgen, Die
Spannung v wird von den Klemmen zweier Dioden D' und DG-abgenommen,
welche in Reihe und in der Durchlassrichtung auf der Stromquelle vorgesehen
sind.
Figur Z zeigt einen erfindungsgemässen Aufbau, welcher mit
einer stabilisierten Quelle zwei Anordnungen nach Figur 1 benützt, um den Wert eines
variablen Widerstands R, zu messen. -Der Widerstand r beschränkt den im zu messenden
Widerstand Rx fliessenden Strom auf einen geeigneten Wert.
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Die Anordnung nach Figur 2 eignet sich vorteilsweise für Zündmaschinen
in Bergwerken. Es ist bekannt, dass Zündmaschinen den Zweck haben, die elektrischen
Zünder einer Schiessleitung zu zünden, indem sie diese Zünder mit einem Strom einer
bestimmten-minimalen Intensität mit bestimmter minimaler Span-. nung und während
einer sehr kurzen Zeit beliefern, deren Maximaldauer durch die Sicherheitsvorschriften
bestimmt ist. Diese Zündmaschinen bewirken daher durch Zünder die Fernzündung von
Sprengstoffen in Bergwerken, Steinbrüchen u. dgl. Es ist auch bekannt, vor dem Anschliessen
der Stromquelle an
den die Zünder enthaltenden Kreis, d.h, an die Schiessleitung,
die elektrischen Kenndaten dieses Kreises zu messen, Offensichtlich kann diese Messung.durch
ein selbstständiges Ohmmeter durchgeführt werden. Aus praktischen Gründen der Bequemlichkeit
und der Geschwindigkeit hat man jedoch schon vorge-. schlagen, die elektrische Zündvorrichtung
mit einer eingebauten Messvorrichtung zu versehen und damit ein eingebautes Ohmmeter
zu schaffen. Man prüft daher die Leitungsresistanz vor dem Anschliessen der die
Ladung kontrollierenden Einrichtung, die .ihrerseits z,B, durch eine:Warnlampe geprüft
wird, worauf die Ladung ausgelöst ifird. .
Diese Zündmaschinen mit
eingebautem Ohmmeter gewährleisten jedoch noch nicht vollständige betriebliche Sicherheit,
obwohl man für ihren Betrieb eine Reihe von Schritten festgelegt hat, nämlich die
Prüfung des Leitungswiderstands, die Ausrüstung der die Ladung steuernden
Vorrichtung, die Prüfung der Iadung und schliesslich die Zündung. Es kann vorkommen,
dass der Betriebsmann absichtlich oder unabsichtlich, diese angeführte Folge nicht
durchführt, was offensichtlich zu Fehlschlägen führen kann, da die Auslösung auch
im Falle von Fehlern in der Schiessleitung erfolgen kann.
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Die Sicherheit der Anlage hängt daher weitgehend vom Können und Wollen
des Betriebsmannes ab.
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Das erfindungsgemässe statische Ohmmeter nach Figur 2 gestattet das
Betätigen der elektrischen Zündvorrichtung und der Prüfvorrichtung der Schiessleitung
und verhindert die Funktion der Zündmaschine, wenn der Widerstand des Schiesskreises
nicht innerhalb zweier vorgeseh-ener,--genau bestimmter Grenzen liegt.
Für
R1 = konstant und Rx = variabel lässt sich die folgende Tabelle aufstellen,
Die Tabelle zeigt klar, dass die Polarisation des Transistors T1 so geregelt werden
kann, dass das Relais Z1 bei Widerständen Rin arbeitet, die grösser sind als der
Wert r1. Aehnlicherweise ist es möglich, die Polarisation des Transistors T2 so
zu regeln, dass das Relais Z2 bei Widerständen Rx abfällt, die kleiner sind als
ein Wert r2. Es ist daher möglich eine Zündmaschine mittels einer Funktion "ET"
aufs*wetrAcbeitspunkten zu steuern, die folgendermassen definiert sind:
und
sodass durch die Zusammenarbeit der Relais Z1 und Z2 die Zündmaschine ausserhalb
des folgenden Bereichs gesperrt ist
Wenn der Widerstand der Schiessleitung fehlerhaft ist, kann ein rotes Signal nach
Nassgabe der Natur des Fehlers durch eines der Relais ausgelöst werden.
Offensichtlich
stellt die beschriebene Anvrendungsmöglichkeit für Zündmaschinen in Bergwerken nicht
die einzige Anwendung für das beschriebene statische Ohmmeter dar. Die Erfindung
erstreckt sich auch auf alle Einrichtungen, bei welchen Ohm.-meter verwendet werden,
sei es unmittelbar zum Bestimmen eines Widerstandswerts oder mittelbar. über andere
an sich bekannte Einrichtungen zum Verwerten von Daten, die diesen Widerstandswert
betreffen.