DE407309C - Frequenzmesser oder Relais - Google Patents

Description

• Freqaenzmesser oder Relais.

  Zur Messung der Frequenz von Wechsel-

  strom sind überwiegend Zungenfrequenz-

  messer in Gebrauch, die aber den Nachteil

  haben,. daß die Ablesung der Werte von

  Frequenzen, die zwischen denen zweier be-

  nachbarter Zungen liegen, Inerpolation er-

  fordert, unbequem und ungenau ist. Es be-

  :;te11t daher schon lange ein Bedürfnis nach

  Zeigerfrequenzmessern, und es sind eine große

  Anzahl von Konstruktionen für solche aus-

  geführt worden, ohne daß sie den Zungen-

  frequenzmesser zu verdrängen vermocht liät-

  ten. Der große Vorzug, den dieser hat, ist

  die Einfachheit seines Baues.

  Diesen beiden Klassen von Frequenzmessern

  wird erfindungsgemäß eine dritte hinzugesellt,

  die mit den Zungenfrequenzmessern die Ein-

  fachheit des Baues, mit den Zeigerfrequenz-

  inessern die Anordnung eines Zeigers, a1- o

  gute Ablesbarkeit, gemein hat. Diese Klasse

  beruht, ebenso wie die Zungenfrequenzmesser,

  auf mechanischer Resonanz, während die be-

  reits bekannten Zeigerinstrurnente auf elek-

  trischen Einflüssen der Frequenz oder elek-

  tri##cher Resonanz beruhen. Indessen wird

  nicht die Amplitüde des S_-h@ringungsorga-,?s

  zum Anzeigen der Frequenz benutzt, sondern

  die Stärke des durch die Schwingung er-

  zeugten Schalles, und gegenüber den Zungen-

  frequenzmessern.ergibt sich daraus eine er-

  höhte Einfachheit, insofern nicht eine größere

  Anzahl von Schwingungsorganen, sondern nur

  ein einziges erforderlich ist. Als -solches dient

  vorzugsweise eine Telephonmembran oder eine

  Blattfeder, welche von dem Wechselstrom in

  Schwingung versetzt wird. Der Druck des

  hierdurch erzeugten Schalles (unter Schall

  ist hier jede der hörbaren Schwingung wesens-

  gleiche Luftbewegung verstanden, auch wenn

  sie nicht hörbar ist) wird nach einem für

  andere Anwendungen bereits vorgeschlagenen

  Verfahren (Patent 38.15_2) durch Einbau von

  Düsen und Blenden in den Schallweg an dem

  Empfangsorgan auf einem mit dem Zeiger

  verbundenen beweglichen Teil derart ge-

  steigert, daß durch ihn der Zeiger propor-

  tional der Frequenz ausschlägt. Auch kann

  die Bewegung zur Schließung eines Relais

  oder sonstigen Kontaktes verwendet werden.

  Da das Schwingungsorgan bei konstanter Er-

  regung, wie sie auch bei schwankender Span-

  nung, z. B. durch Variatoren, erzielt «-erden

  kann, um so stärker anspricht, je mehr seine

  Eigenfrequenz mit der des Stromes überein-

  stimmt, so entspricht jeder Frequenz eine be-

  stimmte Schallstärke und ein bestimmter Zei-

  gerausschlag. Freilich muß, damit der Zu-

  samnienhang zwischen Zeigerausschlag und

  der Frequenz eindeutig bleibt, der Meßbereich

  der Frequenz sich vollständig auf der einen

  Seite der Resonanzfrequenz befinden.

  Die Abbildungen zeigen in schematischer

  Darstellung zwei verschiedene Ausführungen

  des Erfindungsgedankens, an denen die große

  Einfachheit der Anordnung deutlich ersicht-

  lich ist. Abb. i zeigt ein Telephon 2 mit der

  Membran 3 und den von dem zu prüfenden

  Wechselstrom durchflossenen Erregerspulen i.

  Die von der Membran erzeugten Schallwellen

  strömen durch ,eine Düse 4 gegen ein Blätt-

  chen 5, das sich im Innern eines feststehen-

  den, kreisförmig gebogenen Zylinders :6 um

  eine Drehachse 7 gegen die Kraft der Feder 8

  dreht. An der Drehachse ist der Zeiger 15

  befestigt, dessen Stellung den Druck auf das

  Blättchen 5 und damit auch die Frequenz der

  schwingenden Membran und des erregenden

  Stromes angibt.

  Wenn die Membran schwach gedämpft

  schwingt und die Resonanz sehr kräftig ist,

  ist der Unterschied der Schallstärke bei ge-

  ringen Frequenzänderungen sehr beträchtlich,

  so daß man z. B. schon mit i pro Mille Fre-

  quenzänderung einen Ausschlag des Zeiger

  über die ganze Skala von normaler Größe

  erhalten kann. Die Ablesegenauigkeit ist dem-

  nach für kleine Frequenzbereiche eine sehr

  große. Ein derartiges Meßgerät ist zur Er-

  kennung des Eintretens ,einer bestimmten

  Schwingungszahl, z. B. bei der drahtlosen Tele-

  graphie, verwendbar.

  Eine Erweiterung des Frequenzbereiches,

  d. h. minder starke Änderung der Schall-

  energie mit der Frequenz, erreicht man durch

  Dämpfung der Schwingungen. Die Abb. ia

  und ib geben Schaulinien, aus denen der Ver-

  lauf der Abhängigkeit von Schallstärken als

  Ordinaten aufgetragen und Frequenzen als

  Abszissen zu ersehen ist, und zwar Abb.ia für

  schwache Dämpfung, ib fü.rstarkeDämpfung.

  Die Striche i und 2 grenzen den Meß-

  bereich ab.

  Verbindet man den Zeiger in bekannter Weise mit einer Kontaktvorrichtung, so kann das Gerät dazu dienen, das Eintreten einer bestimmten Frequenz durch Schließung des Stromkreises einer Klingel oder einer optischen Signalgebung anzuzeigen, wobei im Fall scharfer Resonanz eine große Genauigkeit erzielt wird. Die Kontakte können auch benutzt werden, einen Relaisstromkreis zu schließen, durch den behufs Regelung der Umlaufszahl von Maschinen und der daran erzeugten Frequenz Widerstände ein- oder ausgeschaltet werden. Die Regelung erfolgt ebenfalls sehr genau, wenn die Skala einen kleinen Bereich hat. Doch ist bei der letzten Anwendung zu berücksichtigen, daß die zu regelnde Umdrehungszahl sich nicht so schnell ändern darf, daß das Relais nicht mehr wirkt, ehe die Regelung vollzogen ist. Nimmt beispielsweise die zu regelnde zu, so darf diese den Wert, welcher der Resonanzfrequenz entspricht, nicht wesentlich überschreiten, weil danach der Druck auf die Kontakte wieder nachläßt und bei einer bestimmten, von der Einstellung abhängigen Frequenz völlig verschwindet, so daß das Relais nicht mehr wirken würde. Die Schaltung muß also so eingerichtet sein, daß die Herabsetzung der Umdrehungszahl durch die Wirkung des Relais sicher erfolgt, ehe die Frequenzste_'gerung zu weit gegangen ist. Abb. ic erläutert dies. iti ist die kontaktgebende Frequenz, n. diejenige, bei der der Kontakt wieder unterbrochen wird.
• Die Abb. 2 zeigt eine andere Ausführung eines Frequenzmessers oder -relais, durch das die Umdrehungszahl einer Maschine nach oben und unten b°grenzt werden kann, das also eine sehr genaue Einstellung der Umdrehungszahl ermöglicht. Ein Blättchen 5 ist um eire Achse 15 drehbar an einem Stab 16 aufgehängt und durch diesen mit zwei Kontaktblättchen 17 verbunden, welche durch Derührung mit Gegenkontakten 18 zwei Relaisstromkreise 9 schließen können, von denen der eine auf Erhöhung und der andere auf Verminderung der Umdrehungszahl hinwirkt. Dieses Blättchen 5 wird von beiden Seiten von Schallwellen getroffen. Diese Schallwellen stammen von zwei Schallerregern, deren Resonanzfrequenzen den gewünschten Grenzen der Frequenz entsprechen und wenig voneinander verschieden sind. Die Schallerreger sind in diesem Beispiel als Blenden 4 dargestellt, welche auf Blattfedern i i angeordnet zu beiden Seiten des Blättchens 5 schwingen können und in dieser Anordnung düsenartig wirken. Die Blattfedern werden durch Elektromagnete 12 erregt, die in Reihe geschaltet sind und von dem zu prüfenden Wechselstrom durchflossen werden. Bei einer mittleren Frequenz ist die Erregung beider Schwingungsorgane gleich und das Blättchen bleibt infolge gleichen Schalldrucks von beiden Seiten in Ruhe. Sinkt aber beispiels,-x"-eise die Frequenz, so steigt die Erregung und der Schalldruck von selten desjenigen Schwingungserregers, der auf die niedrigere Frequenz abgestimmt iSt. Der Schalldruck des anderen vermindert sich; das Blättchen wird u'so zu diesem hingetrieben. Bei steigender Frequenz ist es umgekehrt. Die Abb. 2a zeigt die Stärke des Schalldrucks in beiden Systemen als Ordinate und der Frequenz als Abszisse. Die Höhe der schraffierten Fläche zwischen den Einstellungsfrequenzen n, und n. gibt den resultierenden Druck in dem zwischenliegenden Frequenzbereich, also die Kraft des Relais. Diese ist um so größer, je weiter sich die Frequenz vom Mittelwert entfernt, also am größten bei der Kontaktgebung.
• Die Erfindung ist in erster Linie bestimmt, Wechselstromfrequenzen zu messen und zu begrenzen, doch kann sie auch bei mechanischen Schallerregern» Anwendung finden.

Claims (3)

1. PATENT- ANSPRÜcfir: i. Frequenzmesser oder -relais, gekennzeichnet durch ein oder zwei Schallschwingungserzeuger, die durch den auf seine Frequenz zu prüfenden Wechselstrom erregt werden, und durch eine Verrichtung zur Messung des durch die mit Bezug auf Druck- und Saugwe_len verschiedenartige Wirkung einer Düsenanordnung beeinflußten Schalldruckes.
2. 2. Apparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil der Anzeigevorrichtung mit einer Kontaktvorrichtung zur Schließung eines Stromkreises versehen ist.
3. 3. Apparat nach Anspruch i mit zwei Schwingungsorganen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsorgane verschiedene Eigenfrequenz aufweisen und die Schalldrucke in entgegengesetzter Richtung auf den beweglichen Teil des Schallstärkem-essers wirken. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil des Scballstärkemessers mit Kontaktvorrichtungen zur Schließung von Stromkreisen versehen ist.