DE399956C

DE399956C - Electrical measuring device

Info

Publication number: DE399956C
Application number: DEJ23983D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1924-08-08

Description

Elektrisches Wießgerät. Die Erfindung bezieht sich auf ein Galvanoine#.er, Ampere- o(ker Voltmeter, bei dem eine Stroinspule beweglich zwischen zwei gleichnaiiiigen ' Magnetpolen angebracht ist. Im Gegensatz zu den üblichen Drehspul-Instrumenten erhält hierhei die Spule einen längsverschiebenden Antrieb, bei dem im Gegensatze zu den bekannten Drehspulen-Instrunienten (las Maunetfeld eine sehr starke, und zwar im Hatipt--Nleßbereich zunehmende Dämpfung der Schwingungen für die Spule ergibt; dadurch ist es möglich, besonders einpindliche Instrumente (beispielsweise für io-10 Amp.) zu schaffen, bei denen der Zeiger schon in wenigen Sekunden zur Ruhe kommt, während seine Schwingungen bei Drehspulen-Instrumenten gleicher Empfindlichkeit über eine Minute dauern.Electric weighing device. The invention relates to a Galvanoine # .he, ampere o (ker voltmeter, in which a Stroinspule gleichnaiiiigen movable between two 'magnetic poles is mounted. In contrast to the conventional moving-coil instruments, the coil hierhei receives a longitudinally displacing drive, wherein in Opposites to the well-known moving coil instrunients (read Maunetfeld results in a very strong damping of the vibrations for the coil, namely increasing in the Hatipt range; this makes it possible to create instruments with a particularly single spindle (for example for io-10 amp.), in which the pointer comes to rest in a few seconds, while its oscillations last over a minute in moving coil instruments of the same sensitivity.

Wichtig für die Erfindung sind noch unten näher beschriebene Einzelheiten und Sonderausgestaltungen.Details described in more detail below are important for the invention and special designs.

Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung in vereinfachter Darstellungsweise an mehreren Ausführungsbeispielen, und zwar ist Abb. i eine Ausführungsform mit pendelnd aufgehängter Spule, als hoch empfindliches Laboratoriums-Galvanometer, Abb. -2 eine Ansicht der Spulenaufhängung, Abb. 3 eine Ausführungsforni mit zwei gemeinsam schwiiigenden Spulen (als Arnpere-oder Voltmeter), Abb. -[ eine Ausführungsform mit senk-recht schwingender Spule (als Ampere- oder Voltnieter) . The drawing illustrates the subject matter of the invention in a simplified manner of several embodiments, namely Fig. I is an embodiment with a pendulum suspended coil, as a highly sensitive laboratory galvanometer, Fig. -2 is a view of the coil suspension, Fig. 3 is an embodiment with two coils oscillating in common (as an ampere or voltmeter), Fig. - [an embodiment with a vertically oscillating coil (as an ampere or volt riveter) .

Bei der Ausführung nach Abb. i und 2 sind zwei Elektromagnete 1, 2 mittels einer Batterie 3 und eines Regelwiderstandes 4 unter Strommessung durch ein Amperemeter 5 zur Erzeugung eines geeignet starken Feldes so erregt, daß sie mit ihren gleichnamig erregten Polen 6, 7 einander dicht gegenüberstehen. Die Entfernung der Pole vonzinander ist einstellbar. Zwischen diesen Polen ist mittels eines möglichst langen Drahtgeliätises 8, 95 das nur eine parallelogral-ni-nartige Bewegung ergibt, also ein Drehen ausschließt, eine Stromspule io i-nit Zeiger i i aufgehängt. Die Gehängedrähte dienen auch zur Stromzuleitung. Die Spule ist so flach wie möglich und mit entsprechend großem Durchmesser ausgebildet, weil hierdurch eine besonders hohe Empfindlichkeit sich ergibt. Die Spule kann ringförmig sein und infolge ihres großen inneren Durchmessers über die Magnetpole wandern, was einen großen Meßbereich ergibt.In the embodiment according to Fig. I and 2, two electromagnets 1, 2 are excited by means of a battery 3 and a variable resistor 4 with current measurement by an ammeter 5 to generate a suitably strong field so that they are close together with their poles 6, 7 excited with the same name face. The distance between the poles is adjustable. A current coil io i -nit pointer i i is suspended between these poles by means of a wire gelatin 8, 95 which is as long as possible and which only results in a parallel-linear-ni-n-like movement, that is to say excludes rotation. The hanging wires are also used for power supply. The coil is designed as flat as possible and with a correspondingly large diameter, because this results in a particularly high sensitivity. The coil can be ring-shaped and, due to its large inner diameter, can move over the magnetic poles, which results in a large measuring range.

t' zn Die'Wirkung ist die, daß beim Strorndurchfluß die Spule io sich gegen den Magnetpol hinzielit, gegenüber dein sie selbst einen ungleichnainigen Pol erzeugt, während die gleichnaiiiigen Pole von der anderen Spulenseite durch ihre Abstoßung diese Wirkung noch verstärken. Die neue Ruhelage ergibt sich aus der abnehmenden Magnetfeldwirkung und der zunehmenden Gegenwirkung des Eigengewichtes. Durch passende Einregelung der Stärke des Elektromagneten und des Ab- standes zwischen den Polen läßt sich eine ge- wünschte Empfindlichkeit erreichen. Die Ablesung kann entweder unmittelbar am Zeiger i i, beispielsweise mit Skala und Mikroskop erf olgen, oder es kann dicht hinter diesem eine Lichtquelle aufgestellt werden, die dann auf einem entfernt aufgestellten Schirm durch das Schattenbild des Zeigers ii vielfach vergrößerte A-Li§schläge anzeigt.The effect is that when the current flows through the coil is directed towards the magnetic pole, opposite which it itself produces an unequal pole, while the similar poles from the other side of the coil reinforce this effect by repelling them. The new rest position results from the decreasing magnetic field effect and the increasing counteraction of the dead weight. By appropriate regulation of the strength of the electromagnet and of the distance between the poles can be achieved a desired sensitivity. The reading can either take place directly on the pointer ii, for example with a scale and microscope, or a light source can be set up close behind this, which then shows a light source on a screen set up remotely through the shadow image of the pointer ii.

Bei einem ausgeführten Instrument dieser Art hat bei einem magnetischen FeldgeElle von 5ooo Gauß zu o auf der Strecke 0,5 c111 (wozu im* Elektromagneten ein Strom von i o Arhp. nötig war), eine Spule von :2 cni Durchmesser, 8 mm Dicke und 2o g Gewicht von 5oo Drahtwindungen und einer Pendellänge von 300 cm einen Ausschlag von o,oi mm bei io-11 Amp. ergeben. Durch Verrringerung der Dicke *der Spule auf i mm, Erhöhung der Stärke des Elektromagneten und Verringerung desAbstandes zwischen den beiden Polen kann die Empfindlichkeit bis zu io-10 Amp. leicht gesteigert werden. Die Empfindlichkeit läßt sich auch noch weiter steigern, wie folgende Berechnung- ergibt. Wenn die Feldstärke an den Enden- der Spule LI Gauß beträgt, die Spule einen Radius von r/cm, eine Dicke von 1/,cni und n-Drahtwindungen besitzt, so beträgt die Ablenkungskraft P bei Durchgang eines Stromes, von J Amp. durch die Spule Bei H = 4000; 1 == 0, 1 cm; r = :2 cm n = i:ooo, und 1 = io-1 Amp., erhalten wir eine Ablenkungskraft von etwa io-1 Dyn, d. h-. etwa o,i Milligramm. Hängen wir also solch eine Spule z. B. an die Schale einer gewöhnlichen chemischen Waage, so würden wir Ströme bis zu io-9 Amp. messen können. Bei Vereinigung von 2 Spulen am Ende des Waagebalkens erhalten wir schon denselben Anschlag bei 3 - io-10 Amp. Durch Vergrößerung von H und Benutzung einer empfindlichen Waage kann man bis io-11 Amp. gelan-en.In an executed instrument of this kind, with a magnetic field of 5,000 Gauss to o on the distance 0.5 c111 (for which a current of 10 arhp. Was necessary in the electromagnet), a coil of: 2 cni diameter, 8 mm thick and 20 g weight of 500 wire turns and a pendulum length of 300 cm result in a deflection of o, oi mm at 10 -11 amps. By reducing the thickness * of the coil to 1 mm, increasing the strength of the electromagnet and reducing the distance between the two poles, the sensitivity can easily be increased up to 10-10 amps. The sensitivity can also be further increased, as the following calculation shows. If the field strength at the ends of the coil LI is Gauss, the coil has a radius of r / cm, a thickness of 1 /, cni and n-wire turns, then the deflection force P when a current passes through is J Amp the sink At H = 4000; 1 == 0.1 cm; r = : 2 cm n = i: ooo, and 1 = io-1 Amp., we get a deflection force of about io-1 dynes, i.e. H-. about 0.1 milligrams. So let's hang such a coil z. B. on the bowl of an ordinary chemical balance, we would be able to measure currents up to 10 -9 amps. If two coils are combined at the end of the balance beam, we already get the same stop at 3 - io-10 amps. By increasing H and using a sensitive scale, you can get up to io-11 amps.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 sind die Elektroniagnete oder, Stahlmagnete i und 2 doppelpolig ausgebildet, und zwischen jedem gleichnamigen Polpaar ist eine Spule io" und iob-vorgesehen. Diese beiden (oder mehrere entsprechend verbundene) Spulen sind an einem waa-ebalkenartigen Doppelhebel 12 befestigt, der irgendwo einen Lichtspiegel oder sonstigen Zeiger tragen -kann. Bei diesem Instrument ist die Empfindlichkeit infolge der verdoppelten Spulenwirkungbesonders erhöht.In the embodiment according to Fig. 3 , the electronics or steel magnets i and 2 are double-pole, and a coil io "and iob-is provided between each pole pair of the same name. These two (or several correspondingly connected) coils are on a horizontal bar-like double lever 12, which can carry a light mirror or other pointer somewhere.This instrument is particularly sensitive due to the doubled coil effect.

Zur Erreichung hoher Empfindlichkeit kann bei diesem Instrument die -senkrechte Achse durch bifilare Drahtaufhängung ersetzt sein oder das Instrumefit kann bei Ausbildung mit wagerechter Achse eine Schwergewichts-Rückführung wie bei Waagebalken besitzen. Als technisches Instrument erhält es zweckmäßig Spiralfedern als Rückfülirung und Strom-Zuleitung.In order to achieve high sensitivity, the -vertical axis replaced by bifilar wire suspension or the instrumefit can be a heavyweight repatriation as with Own balance beam. As a technical instrument, it is expediently provided with spiral springs as return and power supply.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 sind die Magnete i und 2 senkrecht -übereinander angeordnet, und die Spule io hängt mittels 1,zurzer Tragarme 13 an Schlatichfedern 14 zwischen ihnen. Diese Anordnung ergibt bei guter Empfindlichkeit und Unabhängigkeit von äußeren Störungen durch Luftströmungen und ähnliches, vor allem wegen der Schlauchfedern, eine sehr starke Dämpfung und entsprechend schnelle Messung.In the embodiment according to Fig. 4, magnets i and 2 are perpendicular - arranged one above the other, and the coil io is attached by means of 1, zurzer support arms 13 Schlatichfedern 14 between them. This arrangement gives good sensitivity and independence from external disturbances from air currents and the like mainly because of the tube springs, a very strong damping and correspondingly fast Measurement.

Die Ausbildung der Feldmagnete als Elektroniagnete gibt nicht nur die Möglichkeit der Erzeugun- sehr starker Felder und beliebigenauer meßbarer Abstufung der Feldwirkungen, sondern sie ist gerade für das #?orliegende Instrument besonders wichtig, weil permanente Stahlmagnete sieh durch die gleichnamig gegeneinander gestellten Pole gegenseiti,g schwächen würden.The formation of the field magnets as electron agnets not only gives the possibility of generating very strong fields and any length of measurable gradation the field effects, but it is especially special for the instrument in place important because permanent steel magnets see through those placed against each other with the same name Poles would weaken each other.

Die Form der Polspitzen ist von Einfluß auf die Charakteristik der Zeigerausschläge bei verschieden großen Stromstärken und kann so ausgebildet werden, daß eine bestimmt erwünschte Charakteristik entsteht. Es läßt sich auch ein ringförmiges Gehäuse 15 so um die Magnetpole und die Spule anbringen, daß dadurch die Kurve der Feldsträrken verändert wird, und. hierdurch läßt sich die Empfindlichkeit und die Dämpfung in erwünschter Weise weiter beeinflussen.The shape of the pole tips influences the characteristics of the Pointer deflections at different currents and can be designed so that a certain desired characteristic arises. It can also be an annular one Place the housing 15 around the magnetic poles and the coil in such a way that the curve of the Field strengths is changed, and. This allows the sensitivity and the Further influence damping in the desired manner.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrical measuring instrument, characterized in, that a movable current coil is attached between t5 magnetic poles of the same name is.

2. measuring instrument according to claim i, characterized in that the coil is slidably but not rotatably mounted or suspended in the connecting line of the magnetic poles. 3. Measuring instrument according to claim i or 2, characterized in that two or more coils fastened to a common rotatable carrier are provided with a juxtaposition of two or more pole pairs between these two or more pairs of poles. 4. Measuring instrument according to claim i or 2 "characterized in that the poles are arranged vertically one above the other and the coil is suspended between them on springs, preferably metal helical springs. 5. Measuring instrument according to one of claims r to 4, characterized in that that the coil UNCT as flat as possible with a correspondingly large diameter -, -.. is eführt 6. meter according to any one of claims i to 5, characterized in that the magnet is designed as an electromagnet 7. meter according to any one of claims I to 6, characterized in that the pole ends of the field magnet are provided so as to be adjustable in relation to one another 8. Measuring instrument according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the diameter of the vertically ring-shaped coil is greater than the diameter of the magnetic poles.