DE3219290A1

DE3219290A1 - Elektrisches zeigermesswerk

Info

Publication number: DE3219290A1
Application number: DE3219290A
Authority: DE
Inventors: Arthur L. 18938 New Hope Pa. Reenstra
Original assignee: Beede Electrical Instrument Co Inc
Current assignee: Beede Electrical Instrument Co Inc
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1982-05-22
Publication date: 1983-01-20
Also published as: IT1157041B; US4492920A; JPS582756A; GB2102580A; FR2508176A1; GB2102580B; CA1194126A; IT8267756A0; FR2508176B1; DE3219290C2

Description

3219253

Wort Cs(s). N(t;) ist die Steuergröße, in diesem betrachteten Fall ein Signal zur Bestimmung der Drehzahl des Motors. G(s) ist die sogenannte Vorwärtsübertragungsfunktion, die allgemein ausgedrückt wird als "K/{s(1+sT} " mit einer Verstärkungskonstante K, die den Verstärkungsfaktor eines Verstärkers und den Steuerkoeffizienten des Motors berücksichtigt, und mit einer Konstante T, die den Motor, das Trägheitsmoment der Last und den Reibungskoeffizienten berücksichtigt. Y(s) ist die Übertragungsfunktion der äußeren Störung, die als Konstante oder Übertragungsfunktion einer Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt ist. H(s) ist die Übertragungsfunktion der Rückkopplung, die im allgemeinen eine Konstante und häufig eine Verzögerung erster Ordnung ist. ACn (s) wird als "Steuerwirkungssignal" bezeichnet, das als Abweichung "Cs(s) - Cn(s)" zwischen dem Sollwert Cs(s) und dem Ausgangssignal Cn(s) der Rückkopplung definiert ist. Das Steuerwirkungssignal erhält man durch Umformung der Ubertragungsfunktion mit der relativen Formel

Acis) ^C

Wenn diese Abweichung ACn (s) invers Lap!ace-transformiert wird (ausgedrückt-durch <£ ) , um eine Abweichung ACn(t) darzustellen, zeigt sich eine Kurve gemäß Fig. 2B als ein Beispiel des Ansprechverhaltens der Regelung in Abhängigkeit von der Zeit. D.h. ,.---wenn ein Stufensprungsignal Cs(t) als obiektiver Wert vorgegeben wird, wie er mit gestrichelter Linie dargestellt ist und auch der Darstellung in Fig. 2A entspricht, dann übersteigt der Ausgang Cn(t) der Rückkopplung diesen Sollwert Cs(t) unmittelbar in; Anschluß an das Stufensignal und nähert sich al]mählich dem SoI Iv/ert, unter Unu: t'ändon mit geringfügiger .Schwingungsbowe-'-ung, und worin «fenii>jurui '',ci I (t) verstrichen ist, ni:;ui;t dn:· ;;i euer.·; i CJiKi I ACn (t ) die vorbcs t immto Größo an.

ϊ?οι: Wort zu dicsi-t ;'.(.· .ί I ist dAi: komiLaiiio /bv.ti ichun·; '·':!. Da ACp. - '' ' ACn (t ) dofi η i L i . onsqo.möiii qiuich '_'" ι ■ ^:>-'-Ά'-ϊ] ist, werden ein vorangehender Sollwert Cs(s) = ¹Js/:

und die äußere Störung D(s)~ d/s ersetzt, so daß mar. ^rhält

_{;Cn =} Lim _ ,,., .1 „_ . Ii(O)Y(O)

Um die konstante Abweichung ACn klein zu machen, genügt es, wenn G(O)H(O) -> 1 und zusätzlich G(O) "· ■ 1 sind. Dies bedeutet, daß, wenn man die Übcrqangseigenschaften in Abhängigkeit von dem Soli wart. und den Änderungen der äußeren Störung vernachlässigt und lediglich die konstante Abweichung berücksichtigt, es genügt, die übcrtragungsfunktio-1-5 nen G(s), H(s) und von diesen speziell G(s) zu vergrößern. Vergrößert man jedoch die Funktion G(s), ergibt ,,sich bekannterweise, daß der Rückkopplungsausgangswert Cn(t) während einer langen Dauer .schwingt, so daß das System instabil wird. Die vorangehende übertragungsfunktion ist G(s) = K/{s(1 + ST)), und wenn H(s) = 1 ist, dann ist der

Dämpfungsfaktor r, in seiner allgemein bekannten Größe ζ= 1/2/—- viel kleiner ah; 1, so daß unerwünschte Schwingungen bestehen bleiben.

Gemäß der Erfindung (Fig. 3) wird die·Übertragungsfunktion G(s) gleich derjenigen der herkömmlichen Technik (Fig. 1) gewählt oder beliebig.-anders eingestellt. In einer vorangehenden Stufe ist ein Reihensteuerpfad mit der Übertragungsfunktion 1/s vorgesehen, dem das Steuersignal ACn(S) 0 zugeführt ist und, wenn nötig, eine Ubertragungskonstante α. Das Summensignal der Ausgangsgröße dieses Pfades und des Steuersignals äCn(s) ist das Eingangssignal der Übertragungsfunktion G(s). Der Wert des Steuersignals ACnU-) ist 0, wenn für die Roaktion ausreichend /,eit zur Verfügu;;g ntc;ht, d.h. die konstante Abweichung ist 0 unabhängig vom Wert der übertragungsfunktion G(.s). Ks ist

COPY

~^re.

Ein Luftspulen-Meßwerk mit Meßspulen, die zur Auslenkung des beweglichen Organs des Meßwerks orthogonale Magnetfelder erzeugen, ist in der US-PS 3 168 dargestellt. Eine andere Ausführungsform von Luftspulen-Meßwerken ist in der US-PS 3 460 O38 gezeigt. Diese Druckschriften beschreiben Aufbau und Arbeitsweise' eines grundsätzlichen Luftspulen-Meßwerks, und die vorliegende Erfindung geht von einem solchen Meßwerk aus.

Bekannte Vorschläge zur Meßwerkrückstellung in die Nullage unter Verwendung von Hilfspermanentmagneten im Meßwerk finden sich beispielsweise in folgenden Druckschriften:

Die US-PS 3 777 265 beschreibt die Verwendung von Magneten zur Erzeugung einer Rückstellkraft, und ein externer elektrischer Strom dient zur Erzeugung des Feldes zur Auslenkung des beweglichen Organs des Meßwerks.

Die US-PS 3 995 214 beschreibt die Anordnung von Magneten zur Vorspannung und Kompensation, jedoch nur zum Zwecke der Verbesserung der Linearität des Zusammenhangs zwischen EingangsSignalen und Meßwerksanzeige.

Ferner ist die Verwendung eines feststehenden Permanentmagneten zur Erzeugung eines Rückstellmoments in der US-PS 4 090 I3I beschrieben. Gemäß dieser Druckschrift wirkt das Magnetfeld des Permanentmagneten mit dem magnetischen Fluß des drehbaren beweglichen Organs zusammen, um ein Rückstellnoment zu erzeugen, das in linearem Zusammenhang mit dem Auslenkungsdrehwinkel steht.

Weitere Druckschriften, die die Verwendung von Permasn zur Rüe'rntoll'.var; des MeSiv^rks in di^ TuIl-

ii;;-i u 3 09¹I ^s).

ORIGINAL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Einrichtung in einem Luftspulen-Meßwerk zur Rückstellung des beweglichen Meßwerkorgans in die Nullstellung zu schaffen. Diese Rückstelleinrichtung soll jedoch nur dann ihre Rückstellfunktion entfalten, wenn keine Energie am Meßwerk anliegt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Erfindungsgemäß ist also der Rücksteilfunktion eine Kompensationseinrichtung zugeordnet, welche die Wirkung der Rückstelleinrichtung aufhebt, solange Energie am Meßwerk anliegt. Aufgrund dieser Kompensationseinrichtung kann also die Rückstelleinrichtung ihre Rückstellfunktion nur dann entfalten, wenn keine Energie am Meßwerk anliegt.

Grundsätzlich geht die Erfindung also von einem Luftspulen-Meßwerk mit den normalen, orthogonal angeordneten Ablenkcpulen aus, um die Auslenkung doο beweglichem Organs aufgrund von Meßsignalen herbeizuführen, die proportional zu der jeweils zu messenden Größe sind. Diese Größe kann hauptsächlich eine Spannung oder ein Strom sein, wobei diese elektrische Größe ihrerseits wiederum direkt proportional zu irgendeiner indirekt zu messenden physikalischen Größe sein kann, beispielsweise Pegelstand, Geschwindigkeit, Temperatur usw.. Gemäß der Erfindung finden zwei Permanentmagnete Anwendung, die beiderseits des Spulenträgers bzw. Spulenrahmens, in welchem das bewegliche Organ angeordnet ist, gelegen sind, so daß sie ein Feld erzeugen, das, wenn keine anderen Auslenkungskräfte auf das bewegliche Organ wirken, dieses in die Nullstellung zurückstellen. Unmittelbar auf den Spulenträger ist eine Kompensationsspule

gewickelt, die ein zum Feld der Permanentmagneten entgegengesetzt gerichtetes Feld erzeugt. Diese Kompensationsspule wirkt stets dann, wenn das Meßwerk mit Betriebsenergie beaufschlagt wird, unabhängig davon, ob gleichzeitig auch ein Meßsignal anliegt oder nicht. Die orthogonal gewickelten Ablenkspulen, die gewöhnlich als Sinusspule und Cosinusspule bezeichnet werden, sind dann in an sich bekannter Weise auf den Spulenträger aufgewickelt.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Rückstellfunktion zusammen mit der Kompensationsfunktion während des normalen Meßbetriebs des Meßwerks in sehr einfacher Weise bei einem im übrigen herkömmlichen Luftspulen-Meßwerk realisiert werden kann, ohne daß die normale Anzeigefunktion des Meßwerks in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Rückstelleinrichtung und die Kompensationseinriolitung so ausgelegt werden können, daß ÄnUerurifimi dor laa^riGtiöclicn Feldstärke der Rückatell-Porruanentmaiineten aufgrund von Umgebungstemperaturänderungen durch entsprechende temperaturänderungsbedingte Änderungen der Leitfähigkeit der Kompensationsspule ausgeglichen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in weDchcm zeigt:

in Frontansicht ein als Tachometer ausgebildetes Meßinstrument, bei welchem die Erfindung Anwendung finden kann,

in perspektivischer Ansicht ein Luftspulen-Meßwerk nach der Erfindung,

	Fig.	1
30
	Fig.	2
35

rf
■i

Fig. 3 in perspektivischer Ansicht den

noch uabewickelten Spulenträger des Meßwerks nach Fig. 2 mit den Rückstellmagneten,
5

Fig. 4 den Spulenträger mit aufgewickelter

Kompensationsspule,

Fig. 5 ein vereinfachtes Schaltbild eines

Meßinstruments mit einem Meßwerk

nach der Erfindung,

Fig. 6 ein Vektordiagramm, das die

Wirkung der Rückstellmagnete bei abgeschaltetem Meßinstrument zeigt,

Fig. 7 ein Vektordiagramm bei eingeschaltetem Meßinstrument und am Meßwerk anliegendem Meßsignal, und 20

Fig. 8 ein Vektordiagramm ähnlich Fig.

beim Anliegen eines anderen Meßsignals am Meßwerk.

In Fig. 1 ist ein Meßinstrument in Form eines Tachometers dargestellt, das insgesamt mit der Bezugszahl 11 bezeichnet ist. Das Gehäuse 12 weist normalerweise ein Schutzglas 13 auf, unter welchem sich das Zifferblatt 14 befindet. Durch die Mitte des Zifferblatts ract eine

jüQ Wo]If.' :lj hindurch, auf weichet' aiii /,υίκορ Iu muiitiüi't ist. In dem in Piff.. 1 dargestellten Zustand steht der Zeiger in der Null age. Wie weiter aus Fip;. 1 hervorgeht, hat daß dargestellte Meßinstrument einen Zeigerausochlagbereich von °.

ORIGIiMAL INSPECTED

Die vorliegende Erfindung ist in jedem beliebigen .Meßinstrument anwendbar, bei welchem ein Luftspulen-Meßwerk einsetzbar ist. Solche Meßinstrumente haben normalerweise einen Zeigerausschlagb ereich zwischen 90 ° und 270 °, jedoch können Luftspulen-Meßwerke auch mit größeren oder kleineren Ausschlagwinkelbereichen hergestellt werden.

Fig. 2 zeigt ein fertiges Meßwerk 20 vor dem Einsetzen in das Meßinstrumentengehäuse. Der tragende Rahmen des Meß-Werks ist als Spulenträger 21 ausgebildet, der eine Gehäusekapsel 22 aufweist, in welchem ein bewegliches Organ 23 drehbar angeordnet ist. Das bewegliche Organ ist vorzugsweise aus einem permanentmagnetischen Werkstoff hergestellt und mit diametral gegenüberliegenden magnetischen Nord- und Südpolen magnetisiert. Die Gehäusekapsel kapselt das bewegliche Organ vollständig ein.

Normalerweise ist es wünschenswert, eine Dämpfung für das bewegliche Organ vorzusehen. Dazu kann die Gehäusekapsel 22 mit einer Dämpfungsflüssigkeit wie beispielsweise einem Silikonöl gefüllt sein, oder in den Lagern des Meßvrerks kann eine viskosere Substanz, beispielsweise ein Fett verwendet werden, das die Welle des beweglichen Organs an einem oder beiden Enden umhüllt.

Die Welle 15 ist mit dem beweglichen Organ verbunden, und der Spulenträger bildet in an sich bekannter Weise Lager zur Lagerung der beiden Wellenenden. Auf das eine Ende der Welle 15 ist der Zeiger 16 aufgesetzt. Bei der Endmontage des Meßinstruments wird natürlich das Zifferblatt 14 vor dem Anbringen des Zeigers 16 auf der Welle auf das fießwerk aufgesetzt.

Auf den Spulenträger 21 sind eine innere Spule 25 (Cosinusspule) und eine äußere Spule 26 (Sinusspule) aufgewickelt, wobei diese beiden Spulen zueinander orthogonal

orientiert auf den Spulenträger aufgewickelt sind. Infolgedessen erzeugen diese beiden Spulen 25 und 2o zueinander orthogonale elektromagnetische Felder.. Die von diesen beiden Ablenkspulen erzeugten magnetischen Flüsse sind also zueinander senkrecht und schneiden sich in der Mitte der Spulen. Das Meßwerk ist so aufgebaut, daß dieser Schnittpunkt der beiden opulonflüüac auf der Achao de;; Muiiwcrkü bzw. der Zeigerachse und im Zentrum des beweglichen Organs liegt. Außerdem liegen die Achsen dieser beiden Spulenflüsse in der Mittelebene des beweglichen Organs 23.

Die grundsätzliche Wirkungsweise des Meßwerks nach Fig. 2 ist an sich bekannt und in der schon oben erwähnten US-PS 3 168 689 beschrieben. Daher erübrigt sich eine Beschreibung weiterer Einzelheiten des Meßwerks an sich an dieser Stelle.

Fig. 3 zeigt den Spulenträger des Meßwerks vor dem Aufwickeln der Spulen. Der Spulenträger selbst ist aus einem verhältnismäßig billigen, elektrisch nichtleitenden und nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt, beispielsweise aus einem ausreichend steifen Kunststoff. Der Spulenträger weist Eckpfosten 31, 32, 33 und 3^ sowie einen die Gehäusekapsel 22 bildenden Gehäuseteil 35 auf, der die vier Eckpfosten miteinander verbindet. An zwei diametral gegenüberliegenden Stellen ist der Gehäuseteil 35 mit zwei kleinen Aussparungen 36 versehen, die in der Mittelebene der Gehäusekapsel und folglich bei zusammengebautem Meßwerk auch in der Mittelebene des beweglichen Organs 23 liegen. In diese beiden Aussparungen 36 sind kleine, scheibenförmige Ferrit-Permanentmagnete eingesetzt. Diese Ferritscheiben werden, wenn sie einem entsprechenden Magnetfeld ausgesetzt werden, zu starken Permanentmagneten, und dienen bei dem Meßwerk nach der Erfindung als Rückstelleinrichtung zur Rückstellung des beweglichen Organs in die Mullstellung. Diese beiden

./la·

Eückstell-Permanentmagneten können an sich jede beliebige Gestalt haben und werden beispielsweise in NS-NS- oder SN-SN-Anordnung fluchtend auf einer Linie angeordnet, welche die Drehachse des beweglichen Organs 23 schneidet, um das magnetische Rückstellfeld zu erzeugen. Es ist lediglich erforderlich, daß sie mit den Magnetpolen des beweglichen Organs derart zusammenwirken, daß sie das bewegliche Organ in eine vorgegebene Nullstellung drängen. Die Magnete können auch anders als scheibenförmig ausgebildet sein, weiter können anstelle von Einzelmagneten 37 kleine Mehrfachanordnungen von ilagnetelementen Anwendung finden, oder die Rückstellniagnete können auch in den Spulenträger integriert sein.

Sodann ist eine Kompensationsspule 4l auf den Gehäuseteil 35 (Fig. 4) derart aufgewickelt, daß bei stromdurchflossener Kompensationsspule das von dieser Xompensationsspule erzeugte Magnetfeld längs der gleichen Achse wie das von den Rückstellmagneten 37 erzeugte Feld, jedoch mit entgegengesetzter Wirkungsricntung verläuft. Die beiden Enden der Kompensationsspule sind mit Anschlüssen 42 und 43 an den Eckpfosten 33 und 34 verbunden. Die Kompensationsspule ist mit gleicher Orientierung wie die Cosinus-Ablenkspule auf den Spulenträger aufgewickelt.

Die Cosinusspule besteht aus Kupferdraht mit einer geeigneten Windungszahl und ist auf die Kompensationsspule aufgewickelt. Die Enden der Cosinusspule sind mit Anschlüssen 40 und 43 an den Eckpfosten 31 und 34 verbunden. Die Sinusspule besteht ebenfalls aus Kupferdraht mit geeigneter Windungszahl und ist zuletzt auf den Spulenträger aufgewickelt, wobei ihre Windungen orthogonal zu denjenigen der Cosinusspule orientiert sind. Da die eine Ablenkspule etwas näher am beweglichen Organ liegt als die andere Ablenkspule, kann die Windungszahl der Sinus spule etwas von

der Windungszahl der Cosinusspule abweichen. Die Enden der Sinus spule sind mit Anschlüssen 39 und 43 an den Eckpfosten 32 und 34 verbunden.

Das vollständige Meßwerk ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die Rückstell-Permanentmagnete 37 von den Ablenkspulen umschlossen sind, und, wie schon erwähnt, mit einem Winkelversatz von 180 ° am Gehäuseteil 35 angeordnet sind. Diese Rückstellmagnete sind mit der Mittelachse der Cosinusspule fluchtend orientiert, d.h. die Windungen der Sinusspule verlaufen über die Rückstellmagnete 37, während die Windungen der Cosinusspule nicht über die Magente verlaufen, sondern die Magnete sich an den offenen Seiten der Cosinusspule befinden.

Gemäß der Darstellung in den Zeichnungen und der obigen Beschreibung ist die Spulenreihenfolge bei dem als Ausführungsbeispiel gewählten Meßwerk von innen nach außen also folgende: Kompensations spule, Cosinusspule und Sinusspule. Es ist natürlich klar, daß die Spulen auch in anderer Reihenfolge auf den Spulenträger aufgewickelt sein können. Es ist auch möglich, daß die Sinusspule mit gleicher Orientierung wie die Kompensationsspule anstatt dazu orthogonal gewickelt ist. Derartige Ausführungsvarianten habon Iroinen Einfluß auf die WiHcunp.sweise der F.rfindun/;.

Fi.(.-;. 'j zeiiit schcrnatisch die "chalfcunjisanorclnuntj du:; Meüiriötrunionto mil, df.·tu erfiUuiuiij^uiiiilJuon Mci.'-wci'k.;5'u· wri:.l, einen Funktionsgenerator 45 auf, bei welchem es sich um eine Einrichtung handelt, welche den Spulen die eine zu messende Größe darstellenden Signale zuführt. Wie oben erwähnt, kann es sich bei der zu messenden Größe um eine Geschwindigkeit bzw. eine Drehzahl handeln, wobei in diesem Fall das Meßinstrument als Tachometer ausgebildet ist.

Die Cosinusspule 25 und die Sinus spule 26 sind jeweils mit

BAD ORIGINAL^

ihrem einen Ende an die Signalquelle 45 (Funktionsgenerator) und mit ihrem anderen Ende an einen gemeinsamen Anschluß 43 angeschlossen. Der Anschluß 43 stellt in der InstrumentenschaltunG einen Spannungsbezugspunkt dar. Der Zweck der Zoncrdiode 47 besteht darin, im Zusammenwirken mit dem Widerstand 55 eine im wesentlichen konstante Spannung am Bezugspunkt 43 als Bezugsspannung aufrechtzuerhalten. Die Kompehsationsspule 4l ist zwischen den Spannungsbezugspunkt 43 und einen an Masse gelegten Widerstand 51 geschaltet. Eine Gleichspannungsquelle 52, bei welcher es sich um die Batterie eines Kraftfahrzeugs handeln kann, ist über einen Schalter 53 und den Widerstand 55 elektrisch mit der Kompensationsspule 41 verbunden. Es ist also klar, daß, sobald der Schalter 53 geschlossen wird, bei welchem es sich um den Zündschalter des Kraftfahrzeugs handeln kann, eine elektrische Spannung an die Kompensationsspule 41 angelegt wird, während am Spannungsbezugspunkt 43 die Bezugs spannung anliegt. Der Punktionsgenerator 45 kann als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein und mehrere Punktionen wahrnehmen, die keinen Bestandteil der Erfindung bilden und normalerweise in einem derartigen Instrument wahrzunehmen sind. Der Punktionsgenerator wird daher nicht weiter in seinen Einzelheiten beschrieben. Es ist lediglich festzuhalten, daß er in an sich bekannter Weise die notwendigen Signale zur Cosinusspule 25 und Sinus spule 26 erzeugt, entsprechend den von einer externen Signalquelle 56 zügeführten Meßwertgebersignalen. Eine zum ßotrieb dos in l^r'ie. l> schi-rnatisch dur-geotelltcn Instruments ausreichende Spannung ist in einem Kraftfahrzeug ohne weiteres verfügbar.

Nachstehend wird nun die Wirkung der Rückstellmagnete und der Spulen des Meßwerks anhand der Figuren 6 bis 8 mehr im einzelnen beschrieben, die Vektordiagramme zeigen, welche die verschiedenen, auf das bewegliche Organ des Meßwerks

. AS.

wirkenden Kräfte zeigen. Befindet sich das Meßwerk im Ruhezustand, d.h. wenn de-r Schalter 53 geöffnet ist und keine Spannung am Meßinstrument anliegt, gilt Fig. 6. Wie oben erwähnt, verläuft die Achse des magnetischen Flusses bzw. des Magnetfelds der Rückstellmagnete 37 derart, daß das bewegliche Organ in eine Ruhestellung gedrängt wird, die als Nullstellung des Zeigers 16 definiert ist. Der Magnetfluß der Rückstellmagnete 37 ist durch den Vektor Q₁₇ auf der Nullachse in Fig. 6 dargestellt. Keine anderen magnetischen oder elektromagnetischen Flüsse wirken auf das bewegliche Organ, wenn der Schalter 53 geöffnet ist.

In Fig. 7 wird angenommen, daß der Schalter 53 geschlossen ist und den Ablenkspulen über den Funktionsgenerator 45 ein Signal entsprechend einem Meßwertgebersignal des externen Meßwertgebers 56 zugeführt wird. Bei geschlossenem Schalter 53 erzeugt die Kompensationsspule ein Magnetfeld bzw. einen Magnetfluß Q„, der gleich groß wie das Magnetfeld bzw. der Magnetfluß Q„ der Rückstellmagnete 37 ist, jedoch in entgegengesetztem P.iclitungssinn wirkt. Es ist also ersichtlich, daß, sobald der Schalter geschlossen und die Betriebsspannung von der Spannungsquelle 52 an das Meßwerk angelegt wird, die Wirkung der Rückstellmagnete 37 auf das bewegliche Organ des Meßwerks aufgehoben wird. In Fig. 7 wird der Cosinusspule 25 ein Signal der Größe X₁ und der Sinus spule 26 ein Signal der Größe Y₁ zugeführt, so daß man wie durch den Vektor Q„ dargestellte resultierende Flußrichtung und Flu.ogröße erhält. Dies bedeutet, daß der Zeiger 16 um den gleichen Winkel aus seiner Nullstellung ausgelenkt wird, urn die der Vektor Q„ bezüglich der Nullachse gedreht ist.

Pit>. ο zeigt eine andere Lage des resultierenden ?lui:- vektors Q_R entsprechend einer Cosinus-Signalamplitude -X„ und einer Sinus-Signalamplitude Y_.

ORIGINAL INSPECTED

Es ist zu bemerken, daß wie auch schon aus Pig. 7 ersichtlich ist, die beiden Vektoren Q₁₇ und Q gleich groß, jedoch entgegengesetzt gerichtet sind, so daß die Wirkungen der Rückstellmagnete 37 und der Kompensationsspule 41 einander genau aufheben und die Einstellung des beweglichen Organs 23 in keiner Vie is e beeinflussen.

Durch Wahl geeigneter Werkstoffe für die verschiedenen Elemente des Meßwerks kann die Rückstellfunktion des Meßwerks auch temperaturkompensiert werden. Die Stärke der Ferritmagnete 37 ist nicht temperaturstabil. Die Stärke des von diesen Rückstellmagneten erzeugten Magnetfelds nimmt mit zunehmender Temperatur im wesentlichen linear ab. Jedoch nimmt mit steigender Temperatur auch der elektrische Widerstand des Kupferdrahtes der Kompensationsspule zu. Infolgedessen nimmt im gleichen Maße, wie die Feldstärke der Permanentmagneten abnimmt, auch der Stromfluß durch die Kompensationsspule 41 im wesentlichen linear ab. Es ist normalerweise zu erwarten, daß die Größe der Feldstarkenanderung der Magnete 37 etwas von der Widerstandsänderung des Kupferdrahtes abweicht. Aus diesem Grund ist der Widerstand 51 in Reihe mit der Kompensationsspule geschaltet und der Widerstandswert dieses Widerstands ist so gewählt, daß in einem verhältnismäßig breiten Temperaturbereich, welchem das Meßwerk im Betrieb ausgesetzt sein kann, die Wirkung der Rückstellmagnete durch die Koropensations· spule im wesentlichen genau kompensiert wird. Der Widerstandswert des Widerstands 51 ist im wesentlichen temperaturunabhängig.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

l/. Elektrisches Zeigermeßwerk mit einem drehbar angeordneten beweglichen Organ, das diametral gegenüberliegende Magnetpole aufweist und einen Zeiger trägt, und mit einer Ablenk-Luftspulenanordnung zur Erzeugung eines das bewegliche Organ aus seiner Ruhelage auslenkenden Magnetfeldes in Abhängigkeit von jeweils anliegenden Meßsignalen, gekennzeichnet durch eine Permanentmagnet-Rückstelleinrichtung (37)* die ein etwa senkrecht zur Drehachse des beweglichen Organs (23) wirkendes, das bewegliche Organ in eine definierte Ruhestellung drängendes Rückstellmagneti'eld er/iOUgb, und durch eine Knmycmsatlonßüpulc"(^l), die· derart relativ zu dur PormanenLmat.nGt-RücköLölleinrichtuiig angeordnet ist, daß sie bei einem gegebenen Stromfluß ein dem Rückstellmagnetfeld entgegengerichtetes und dieses im wesentlichen kompensierendes Kompensationsmagnetfeld erzeugt.
2. Elektrisches Zeigermeßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die !Compensationsspule (41) das bewegliche Organ (23) umschließt und die Achse ihres magnetischen Flusses mit der Achse des magnetischen Flusses der Permanentmagnet-Rückstelleinrichtung (37) im wesentlichen zusammenfällt .
3. Elektrisches Zeigermeßwerk nach Anspruch 1' oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspulenanordnung zwei zueinander orthogonal orientierte, das bewegliche Organ (23) umschließende Spulen (25, 26) sind, deren beim Anliegen eines Meßsignals resultierendes Magnetfeld das bewegliche Organ

30 auslenkt.

COPV
4. ^-lfiktfisohee Zeigermeßwetfk nach einem der An@p,r<üehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnet-Rückstelleinrichtung zwei Permanentmagnete (37) aufweist,

die in der Drehebene dee beweglichen Organs (23) an diametral ij gegenüberliegenden Stellen der Drehachse (15) angeordnet sind.
5. Elektrisches Zeigermeßwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (41) gleich orientiert ist wie eine der beiden Ablenkspulen gleich orientiert ist wie eine der beiden Ablenkspulen (25, 26).
6. Elektrisches Zeigermeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine stabilisierte Gleichspannungsquelle (47) zum Erregen der Kompensationsspule (41) mit dem vorgegebenen Stromfluß.
7. Elektrisches Zeigermeßwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen elektrischen Punktionsgenerator (45), der ein Meßsignal in zwei, den beiden zueinander orthogonalen Ablenkspulen zuzuführende Ablenksignale umformt.
8. Elektrisches Zeigermeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Spulenträger (21) mit einem mittigen Gehäuseteil (22), in welch letzterem das bewegliche Organ (23) mit seiner aus dem Gehäuseteil herausragenden Welle (15) drehbar angeordnet ist und an dem diametral gegenüberliegend die Rückstelleinrichtung bildende Permanentmagnete (37) angeordnet sind.
9. Elektrisches Zeigermeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Widerstand (51) mit der Kompensationsspule (41) in Reihe geschaltet ist, welcher derart bemessen ist, daß die temperaturbedingten Änderungen des GesamtWiderstandswerts

. 3.

aus diesem Widerstand und aus dem temperaturabhängigen Wicklungswiderstand der Kompensationsspule die temperaturbedingten Änderungen der magnetischen Feldstärke der Permanentmagnet-Rückstelleinrichtung (37) im wesentlichen kompensieren.