DE1963586C3 - Galvanometerwandler - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Galvanometerwandler, bestehend aus einem feststehenden Dauermagneten, einer drehbeweglichen Spule und einem an dieser befestigten Hall-Generator mit zwei an der Hallplatte an gegenüberliegenden Seiten angeschlossenen Gleichstromzuführungen und zwei an ihren anderen Seiten angeschlossenen Potentialleitungen. Ein solcher Galvanometerwandler kann Anwendung in der Meßtechnik finden.

Ein derartiger bekannter Galvanometerwandler (UdSSR-Urheberschein Nr. 1 53 964) arbeitet als Verstärker für schwache elektrische Signale. Das Eingangssignal wird an die Spulenanschlüsse des beweglichen Organs gelegt, während den Stromanschlüssen des Hall-Gebers Gleichstrom zugeführt wird. Das verstärkte Ausgangssignal ergibt sich an den Potentialanschlüssen des Hall-Gebers.

Der beschriebene Verstärker hat aber einige wichtige Mängel. An seinem beweglichen Organ greift nicht nur das vom Spulenstrom erzeugte Drehmoment, sondem auch eine Ausstoßkraft an, die durch Wechselwirkung zwischen Hall-Geber und Strom und zwischen den Stromanschlüssen des Hall-Gebers und dem Magnetfeld des Dauermagneten zustandekommt. Ein weiteres am beweglichen Organ angreifendes Drehmoment wird durch die Potentialanschlüsse des Hall-Gebers erzeugt. Diese zusätzlichen am beweglichen Organ angreifenden Kräfte und Drehmomente machen sich besonders bemerkbar, wenn man versucht, die Empfindlichkeit bzw. den Verstärkungsfaktor des Wandlers zu steigern.

Es ist weiterhin ein Halleffektwandler bekannt (CH-PS 2 75 601), dessen Hallplatte im Feld eines von einem Wechselstrom erregten Magneten liegt. Es handelt sich nicht um ein Drehspulinstrument. Im bekannten Fall sind wegen des Wechselfeldes die Störmomente bzw. Störkräfte unbeachtlich. Vielmehr geht es im bekannten Fall darum, in den Strom- oder Spannungszuleitungen zur Hallplatte induzierte Wechselströme zu kompensieren. Dementsprechend läßt sich jeweils ein angeschlossener Leiter verdrehen, um die Verkettung des Eingangskreises bzw. des Ausgangäkreises mit dem Kraftlinienfluß des Umwandlers um eine halbe Windung in der einen oder in der anderen Durchsetzungsrichtung zu verändern. Diese Absicht w.rd auch dadurch klar, daß das Verdrehen eines Leiters mit dem einfachen Aufwickeln eines Leiters um den Kern des Magneten gleichgesetzt ist Weiterhin hegen die gebildeten Windungsflächen in der Ausgangslage jeweils parallel zu den Feldlinien des Magneten.

Der Erfindung liegt, ausgehend von einem Galvanometerwandler der eingangs beschriebenen Gattung, die Aufgabe zugrunde, einen hochempfindlichen Galvanometerwandler zu entwickeln, bei dem das bewegliche Organ keinen zusätzlichen Kräften und Drehmomenten ausgesetzt ist. JOfJ

Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß erfindungseemäß die Stromzuführungen und die Potentialleitunten parallel zur Drehachse der Spule geführt und an ihr befestigt sind und daß die Stromzuführungen sowie die Potentialleitungen zusammen mit der Hallplatte jeweils eine im Ausgangszustand quer zum Feld des Dauermagneten liegende Windung bilden.

Vorteilhaft bilden gegenüber dem eingangs genannten bekannten Verstärker (UdSSR-Urheberschein 1 53 964) die Stromzuführungen sowie die Potentialleitungen zusammen mit der an der Spule befestigten Hallplatte jeweils eine im Ausgangszustand (Nullstellung) quer zum Feld des Dauermagneten liegende Windung Da die Hallplatte an der drehbeweglichen Spule befestigt ist, wird die Wirkung der Störkräfte ausgeschlossen, indem die Strom- wie auch die Potentialleitungen weitgehend parallel zur Drehachse des bewegüchen Organs geführt sind. Störmomente werden durch die beschriebene Orientierung der Windungsebenen kompensiert.

Beim Gegenstand der CH-PS 2 75 601 sind einerseits die Potentlaiebenen aus der Mittelebene des Luftspaltes des Elektromagneten heraus zum ausgangsseitigen Wandler geführt und sie verlaufen senkrecht zu den Stromanschlüssen. Die Windungsebenen sind parallel zu den Feldlinien orientiert.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Vorderansicht des Galvanometerwandlers in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie H-II nach F i g. 1 und

F i g. 3 Hinteransicht des Galvanometerwandlers nach der F i g. 1.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, enthält der Galvanometerwandler zunächst ein drehbewegliches Organ mit einer Spule 1 (Fig. I), die eine Hallplatte 2 und einen Spiegel 3 trägt. Dieses ganze System ist in Spannbändern 4 gelagert und befindet sich im Magnetfeld des Dauermagneten. Das feldempfindliche Element, d. h. die Hallplatte 2, kann auch durch ein Gaußsches Element oder Magnetdioden ersetzt sein. Vorzugsweise wird jedoch eine Hallplatte 2 benutzt.

Die Gleichstromzuführungen 5, 6 (F i g. 2, 3) der Hall-Platte 2 verlaufen zunächst genau parallel zur senkrechten Achse bzw. Drehachse des drehbeweglichen Organs und dann in der gleichen Richtung wie seine kürzere waagerechte Achse zu ihren Anschlußpunkten an den einen gegenüberliegenden Seiten der Hallplatte 2.

Die Potentialleitungen 7, 8 (F i g. 1, 3) sind an die anderen gegenüberliegenden Seiten der Hallplatte 2 angeschlossen. Sie verlaufen bis zur Mitte der Hallplatte 2 parallel zur senkt echter Achse (Drehachse) des beweg-

lichen Organs, dann entlang der länge; en waagerechten Achse und schließlich in der gleichen Richtung wie die kürzere waagerechte Achse des Systems zu ihren Anschlußpunkten.

Alle Anschlüsse der Hallplatte 2 sind im Bereich der s Feldwirkung am beweglichen Organ befestigt. Die Stromzuführung 5, die um die eine der unteren Kanten der Hallplatte 2 zu seinem Anschlußpunkt läuft, wird im Bedarfsfall an der Hallplatte 2 erst nach Oberprüfung oder nacn Ausbalancierung im Magnetfeld endgültig befestigt

Die in der obenbeschriebenen Weise verlegten Stromzuführungen 5, 6 bzw. Potentialleitungen 7, 8 der Hallplatte 2 bilden zwei quer zu den Feldlinien des Dauermagneten liegende Windungen. Das bewegliche Organ und die an diesem angebrachte Hallplatte 2 sind so angeordnet, daß die Hailplattenebene in der Nullsteilung parallel zu den Feldlinien steht. Die Potentialleitungen 7, 8 der Hallplatte 2 sind über einen Widerstand 9 (Fig.2) mit den Spulenanschlüssen 10, 11 verbunden.

Der Galvanometerwandler hat folgende Wirkungsweise:

Wird Strom durch die Stromzuführungen 5, 6 der Hallplatte 2, die zusammen mit dieser eine quer zu den Magnetfeldlinien liegende Windung bilden, geschickt, so wirken die an den beiden Windungshälften angreifenden Ausstoßkräfte gegeneinander und heben sich demzufolge gegenseitig auf. Ebenso gleichen sich auch die Kräfte aus, die an der durch die Potentialleitungen 7,8 zusammen mit der Hallplatte 2 gebildeten Windung angreifen.

Bei Stromzuführung an den Zuführungen 5, 6 der Hallplatte 2 stellt sich also das bewegliche Organ im Magnetfeld so ein, daß die Plattenebene parallel zu den Magnetfeldlinien liegt. In diesem Zustand lasson sich der elektrische und der mechanische Nullpunkt des Systems durch einen Korrektor (in der Zeichnung nicht gezeigt) in Übereinstimmung bringen. Diese Einstellung wird durch den Spiegel 3 erleichtert.

Bei ausgelenktem beweglichen Organ erzeugt der die von den Stromzuführungen 5, 6 gebildete Windung durchfließende Strom ein dem Ausschlagwinkel proportionales Drehmoment. Dieses Drehmoment übt auf das bewegliche Organ eine Rückführwirkung aus.

In der gleichen Weise entsteht ein Drehmoment auch in der anderen, von den Potentialleitungen 7,8 der Hallplatte 2 gebildeten Windung. Schickt man ein Teil des die Potentialleitungen 7, 8 durchfließenden Stromes in entsprechender Richtung über den Widerstand 9 und die Spulenanschlüsse 10, 11 durch die Spule 1, so bekommt man die Möglichkeit, das obenerwähnte Rückführdrehmoment teilweise oder völlig zu kompensieren. Eine negative Rückführung wirkt sich aber günstig auf die Vibrationsfestigkeit des Galvanometerwandlers aus.

Mit der vorliegenden Erfindung wird folglich die Möglichkeit gegeben, hochempfindliche Galvanometerwandler zu bauen. Die Beeinflussung des beweglichen Organs durch störende zusätzliche Kräfte wird völlig vermieden. Dies bedeutet eine Erhöhung der Genauigkeit der Umwandlung. In der Nullstellung steht die Plattenebene der Hallplatte genau parallel zu den Feldlinien.

Der Galvanometerwandler ist weitgehend vibrationsfrei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Galvanometerwandler, bestehend aus einem feststehenden Dauermagneten, einer drehbeweglichen Spule und einem an dieser befestigten Hall-Generator mit zwei an der Hallplatte an gegenüberliegenden Seiten angeschlossenen Gleichstromzuführungen und zwei an ihren anderen Seiten angeschlossenen Potentialleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen (5, 6) und die Potentialleitungen (7, 8) parallel zur Drehachse der Spule (1) geführt und an ihr befestigt sind und daß die Stromzuführungen sowie die Potentialleitungen zusammen mit der Hallpbtte (2) jeweils eine im Ausgangszustand quer zum Feld des Dauermagneten liegende Windung bilden.

   2. Galvanometerwandler nach Anspruch ). dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialleitungen (7,

   8) im Sinne negativer Rückführung mit den Spulenanschlüssen (10,11) verbunden sind.