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Nehrbereich-Neßinstrument Die Erfindung beschäftigt sich mit Anzeige-oder
Meßinstrumenten, hauptsächlich jedoch nicht ausschließlich vom elektrischen Mehrbereichstyp.
Die Erfindung kann auf solche Instrumente angewandt werden, bei denen die Bereichwahl
durch Schalten erfolgt, und wobei eine Skalenwahl mit vorgesehen sein kann.
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Mehrbereich-Meßinstrumente erfordern üblicherweise elektrische Schalter
zur Auswahl der notwendigen Shuntwiderstände, Reihenelemente oder der jeweiligen
Stromlaufbahnen, wobei außerdem noch die Schaltungselemente selbst vorgesehen sein
müssen. Die Erfindung befaßt sich mit Instrumenten dieser Art.
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Konventionelle Schalter für Mehrfach-Instrumente dieser Art besaßen
bislang ein bewegliches sowie ein stationäres Bauteil mit einz manuell einstellbaren
Knebel o.
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dql. Zur Vereinfachung der Herstellung wurden Mehrbereichs-
Instrumente
unter Verwendung von gedruckten Schaltungselementen als jeweils ges-hal tete Elemente
des Meßinw strumentes geschaffen, wobei die gedruckten Schaltungselemente beispielsweise
Reihenwiderstände für Mehrbereichs-Voltmeter oder Shuntwiderstände für Mehrbereichs-Amperemeter
sein können.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit Mehrbereichs-Instrumenten, die
die Vorteile der gedruckten Schaltungstechnik ausnutzen und gleichzeitig die bislang
relativ komplizierte Schalttechnik des Mehrbereichs-Schalters vermeiden. Die Erfindung
soll weiter ein Mehrbereichsinstrument schaffen, bei dem auf einem zusammengesetzten
beweglichen Bauteil Schaltungselemente in gedruckter Schaltungstechnik vorgesehen
sind, das bewegliche Bauteil zusammen mit stationären Kontaktgebern den Mehrfachschalter
bildet und bei dem zu jedem wählbaren Instrumentenbereich ein zuqehöriger, austauschbarer
Skalenbereich gehört.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen. Im einzelnen
zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile eines elektrischen
Mehrbereichs-Meßinstrumentes nach Abnahme des Deckels und mit eingestelltem Bereich
und eingestellter Skala; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen
Mehrbereichs-Meßinstruments nach abgenommenem Deckel mit iereichswahl; Fig. 3 eine
vergrößerte perspektivische Teilansicht einer modifizierten Ausführungsform einer
Schaltertrommel sowie eines Kontaktstückes; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht
einer auseinandergezogenen, alternativen Schalterkonstruktion; Fig. 5 eine perspektivische
Ansicht eines auseinandergenommenen Mehrbereichs-Instruments; und
Fio.
6 einen Schaltplan für das Instrument gemäß Fig. 5.
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Die in Fio. @ dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrisches
Mehrbereichs-Meßinstrument, das Bereiche für Spannungs-, Strom- und Widerstands-Messung
besitzt; natürlich liegen auch andere Meßbereiche sowie Kombinationen derselben
im Bereich der Erfindung.
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Das Instrument weist eine Grundplatte 10 aus konventionellem, gespritztem
Isoliermaterial auf, auf welcher der Motor, Wandler oder Antriebsmechanismus qelagert
ist, der im dargestellten Beispiel ein Drehspulsystem 11 von konventioneller Art
ist. Der Antriebsmechanismus ist mit einem Zeiger 2 versehen.
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Ein Mehrbereichs-Instrument der genannten Art benötigt für die Anzeige
spannung-reduzierenae Widerstände für die Spannuresbereiche, Shuntwiderstände für
die Strombereiche, eine Spannungsquelle, Widerstände und einen variable Widerstand
für die Widerstandsbereiche sowie eine Bereichswahleinrichtung. Weiter werden eigene
Skalen aebrauch-.
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Eine dre-D-rc- Zylindertrommel ist zur Skclenwahl, zum Schalten lzr-
für den variablen Widerståndsbetrieb voroesehen, ur trägt wenigstens einige, wenn
nicht aile Widerst.ce. Diese Trommel umfaßt einen Zylinder 13 aus Isclier-nterial,
speziell Keramik, das auf einer Welle ?f bcfestiqt ist, welche ihrerseits in Lagerlaschen
15,16 gehalten wird, welche an der Grundplatte 10-befestiot Er sind oder ein Teil
von ihr bilden. Der Zeiger 12 ist angeordnet, daß er über einen Teil der Zylinderoberfläche
streichen kann, welcher Teil die einzelnen Skalen 17a,17b und 17c trägt. Durch Drehen
des Zylinders kann eire gewünschte Skala in die oberste Stellung gebricht cr-r.
Die Skalen können direkt auf dem Zylinder
aufgedruckt sein oder
aber es kann auf den Zylinder auch ein Skalenblatt aufgeklebt oder in anderer Weise
befestigt sein.
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Der Zylinder trägt weiter Kontaktglieder, die mit stationären Kontaktfingern
zusammenarbeiten und bei Drehung des Zylinders den Übergang von einer Schaltstufe
in die nächste bewirken.
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In der Nähe eines Endes ist um die Peripherie des Zylinders herum
ein bestimmtes Muster an elektrischen Kontaktflächen 18 angeordnet; diese Kontaktstücke
arbeiten mit federnden Kontaktfingern 19 zusammen, die an einem Isolierlager 20
auf der Grundplatte 10 befestigt sind.
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Die Kontaktstücke 18 sind vorteilhafterweise direkt auf dem Isolierzylinder
13 ausgebildet; wenn dieser Isolierzylinder aus keramischem Material besteht, erweist
es sich als vorteilhaft, daß die Kontaktstücke durch Galvanoplastik oder andere
Verfahren gebildetund aufgebracht werden.
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Der Zylinder trägt weiter verschiedene Widerstände; derartige Widerstände
können entweder einzelne Komponenten sein oder können direkt auf dem Zylinder wie
bei 22 ausgebildet sein und direkt mit den geeigneten Kontaktstücken 18 verbunden
sein. Die Verbindungen zwischen den Kontaktstücken 18 können auch direkt auf der
Zylinderfläche nach dem gleichen Verfahren hergestellt werden.
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Der für Widerstandsmessung benötigte variable Widerstand wird durch
zwei weitere Spuren 23,24 auf der Zylinderfläche und einem federnden Schleifkontakt
25 gebildet, der drehbar auf der Welle 14 befestigt ist. Der Schleifkontakt 25 kann
die beiden Spuren überbrücken, von denen eine eine Widerstandsspur und die andere
ebenfalls eine
Widerstandspur oder eine Leiterspur sein kann, je
nach den jeweiligen Bedürfnissen. Eine oder mehrere galvanische Zellen für die Widerstandsmessung
sind auf der Grundplatte bei 26 in einem geeigneten Halter befestigt.
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Die Eingangsanschlüsse 27 für das Meßinstrument sind in einem Isolierblock
28 auf der Grundplatte vorgesehen und befestigt; Drahtstücke oder Bandstücke 29
oder auch gedruckte Leiterstücke vervollständigen die Stromlaufbahn des Meßinstrumentes.
Das Meßinstrument selbst kann von einem geeigneten, nicht dargestellten Deckel abgeschlossen
sein, durch dessen Sichtfenster die gewählte Skala und die Bereichsbezeichnung wie
bei 17a betrachtbar ist. weiter sind Schaltknebel für die Welle 14 und für den Schleiferkontakt
25 vorgesehen. Der Schaltknebel für die Welle 14 kann Bereichsbezeichnungen tragen;
alternativ können diese Bezeichnungen auch auf dem Zylinder wie bei 30a, 30b oder
3Oc neben der zugehörigen Skala vorgesehen sein.
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Fig. 2 zeigt eine gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 2bgeänderte
Ausführungsform, bei welcher der Zylinder kürzer gehalten ist und die Schaltwiderstände
und die Widerstandsspuren wie in Fig. 1 trägt. Die Skalenbereiche 31 sind jedoch
jetzt auf einer ebenen Skalenpla'tte 32 aufgedruckt, die über Abstandshalter 33
auf der Grundplatte 10 befestigt ist.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten alternativen Form des Zylinders und
der Schaltkontakte kann der Zylinder 35 eine Spritz- oder Preßform sein und trägt
Spuren 36,37 auf seiner Stirnfläche, von denen mindestens eine eine Widerstandsspur
ist. Wie bei den Spuren 23 und 24 liegt an den Spuren 36 und 37 ein in Fig. 3 nicht
dargestellter Schleifkontakt an, der auf der Zylinderwelle -befestigt ist.
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Der Zylinder besitzt Nuten 38, die Kontakteinsätze 39
aufnehmen,
wobei jeder Kontaktsatz aus einem Dickfilm-Bauteil besteht, welches eine Unterlage
40 aufweist, auf der zu mit Köpfen versehenen Randkontakten 42 führende Leiterpfade
41 aufgetragen sind. Die Einsätze werden in den Nuten durch Klebstoff oder geeignete
mechanische Befestigungsmittel gehalten. Die gewünschte Relativbewegung zwischen
der Trommel und den Kontaktstücken kann durch Drehen der Trommel oder der Kontaktstücke
oder beider bewirkt werden.
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Der Schalter kann auch aus einer Reihe von Scheiben bestehen, wie
das im einzelnen Fig. 4 zeigt. Drei derartige Scheiben sind mit 45,46 und 47 im
einzelnen dargestellt, obwohl die Anzahl der Scheiben natürlich keiner Beschränkung
unterliegt. Die Scheiben können aus Keramik oder einem anderen Isoliermaterial bestehen
und dienen als Unterlagen für Dickfilm-Kontakte und aufgetragene Widerstände bei
48, oder 49 in der bereits erläuterten Weise, wobei sich Leiter zu den Randkontakten
50 erstrecken.
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Die zugehörigen Gegen-Kontakte können federnde Kontaktfinger sein
(Fig.G,2) oder können eine gedruckte Schaltung oder ein ähnliches Element wie in
Fig. 3 dargestellt sein. Die einzelnen Scheiben oder Schalt-Ebenen können in ihrer
gegenseitigen Winkelstellung durch einen Arretierstift 52 fixiert sein, der durch
Löcher wie beispielsweise bei 51 angedeutet, sich erstreckt. Die Scheiben sind auf
einer geeigneten Welle befestigt und der restliche Aufbau des Instrumentes kann
beispielsweise wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt
sein.
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Fig. 5 zeigt eine praktische Ausführungsform eines eßinstrumentes
für Gleich- und Wechselspannunqen und elektrischen Widerstand, wobei das Instrument
in ähnlicher Weise aufgebaut ist wie das in Fig. 1 erläuterte.
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Der Antriebsmechanismus 11, der Zylinder 13 und eine Batterie sind
in einem geformten Isoliergehäuse untergebracht, welches eine elektrisch isolierende
Grundplatte 53 und-eine nicht gezeigte Klappe besitzt. Die Klappe enthält ein Sichtfenster
zur Anzeige der jeweiligen auf den Zylinder aufgedruckten Skala.
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Der Zylinder ist an einem Ende in einem Vorsprung 54 gehalten, der
aus der Grundplatte ausgeformt ist und wird mit Hilfe eines zusätzlichen, ähnlichen
Vorsprungs im Deckel gehalten. Das andere Ende des Zylinders erstreckt sich durch
ein Durchgangs loch 55 in dem Gehäuse und ist mit einem Einstellknebel 56 versehen,
mit dessen Hilfe der Zylinder gedreht werden kann. Der Knebel besitzt einen geriffelten
Ring 57, der mit einer metallischen Blattfeder 58 auf der Grundplatte zusammenwirkt
und die Lokalisierung des Zylinders in mehreren Winkelstellungen ermöglicht, so
daß verschiedene Skalen unter dem Sichtfenster erscheinen können.
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In der Zvlinderoberfläche sind elektrische Strompfade mit Hilfe der
Dickfilmtechnik vorgesehen und jeweils mit Kontaktstücken 59 verbunden, die an einem
Endendes Zylinders ausgebildet sind. Die Kontaktstücke 59 sind in vier parallelen,
koaxialen Ringen angeordnet, die gegen jeweils einen von vier parallelen Abschnitten
von Metalldrähten 60,61,62 und 63 anliegen können, welch letztere in genuteten Vorsprüngen
64 und 65 aus der-Grundplatte gehalten werden. Die Leitungen 60 und 62 sind mit
der Batterie verbunden, die einem Gehäuse 66 in der Grundplatte angeordnet ist,
während die Drähte 61 und 63 mit dem Antriebsmechanismus 11 verbunden sind.
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Der Antriebsmechanismus 11 ist in dieser Ausführungsform ein Drehspul-System,
das in aufrechtstehenden zylindrischen
Ausformungen aus der Grundplatte
53 gehalten wird.
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Der Draht 63 ist mit der unteren Seite des Antriebsmechanismus verbunden
und dazu durch einen Schlitz 67 in dem Zylinder durchgeführt, in welchem er gehalten
ist, während der Draht 61 mit der Oberseite des Antriebsmechanismus verbunden ist,
indem er in einer mit V-förmigen Schlitzen 68,69 versehenen metallischen und mit
dem Antriebsmechanismus verbundenen Gabel 70 gehalten ist.
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Die Drähte 6G und 63 werden von in dem Deckel ausgebildeten Nasen
in ihrer Stellung gehalten, während der Draht 61 und der Antriebsmechanismus 11
von den Nasen in dem Deckel gegen die Grundplatte 53 gedrückt werden.
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Meßleitungen 71 und 72 sind mit den Drähten 60 und 6 verbunden, welche
dazu U-förmige Abschnitte 73 und 74 aufweisen, so daß auf den Meßleitungsanschlüssen
ausgebildete Buchsen durch Cffnungen in dem Deckel über die Abschnitte 73 und 74
geschoben werden können.
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Der Zylinder 13 ist mit einem variablen Widerstand aus gerüstet, bestehend
aus parallelen Bändern 75 unc>76 aus leitendem und Widerstande-Material sowie
aus einem drehbaren Ring 77 aus Isolier- und vorzugsweise Plastikmaterial, welcher
ein Leiterstück 78 aufweist, der die Bänder überbrückt. Der Ring steht aus einem
Schlitz in dem Deckel des Gehäuses vor und eine Drehung des Ringes 77 ermöglicht
einen Null-Abgleich zur Messung eines elektrischen Widerstandes.
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Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der auf der Oberfläche des Zylinders
13 gemäß Fig. 5 vorgesehenen Schaltungen. Die Stromweg enthalten eine Kette von
Widerstände den R1-R4 und R6, die wahlweise mit der Antriebsvorrichtung 1< über
die Anschlüsse 59 in Reihe geschaltet werden können. Für eine Wechselspannungsmessung
sind ein Paar
Dioden D1 und D2 sowie Widerstände R5 mit den Anschlüssen
59a, 59b so verbunden, daß bei ihrer Verbindung mit den Drähten 61 und 63 eine Einweg-gleichgerichtete
Spannung auf den Antriebsmechanismus 11 aus den Meßleitungsanschlüssen 71 und 72
gegeben wird.
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Zwei Widerstandsmeßbereiche sind über die Anschlüsse 59c und 59d vorgesehen,
wobei der Widerstand R7 den über die Anschlüsse 59d führenden Strompfad als den
empfindlichsten macht. Das Widerstandsband 75 und der Leiterstreifen 76 arbeiten
mit dem Ring 77 zusammen und ermöglichen einen Null-Abgleich zur Widerstandsmessung.
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Die Spannungs- und Widerstandsskalen für einen gewählten Bereich sind
auf die Oberfläche des Zylinders 13 aufgedruckt oder aufgemalt, und zwar parallel
zu seiner Achse und diametral entegengesetzt zu den Anschlüssen 59, die dem gewählten
Bereich entsprechen. Wenn somit ein Kontaktsatz in Verbindung mit dem Antriebsmechanismus
11 steht, wird die zugehörige Skala unter dem Sichtfenster des Deckels angezeigt.
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Das beschriebene Instrument kann leichter hergestellt werden als bislang
bekannte, zusammengebaute I*strumente und arbeitet außerdem sehr lange außerordentlich
zuverlässig.