DE519159C - Vorrichtung, um durch primaere schwache elektromotorische Kraefte sekundaere, vor-zugsweise den primaeren proportional verstaerkte elektrische Stroeme zu erzeugen - Google Patents

Description

• Vorrichtung, um durch primäre schwache elektromotorische Kräfte sekundäre, vorzugsweise den primären proportional verstärkte elektrische Ströme zu erzeugen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um durch primäre schwache elektromotorische Kräfte sekundäre, vorzugsweise den primären proportional verstärkte elektrische Ströme zu erzeugen. Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen die primäre elektromotorische Kraft zur Verstellung eines mechanischen Systems dient, durch dessen Verstellung das Widerstandsverhältnis der vier Zweige einer Wheatstoneschen Brücke und somit auch der Brückenstrom geändert wird. Die bekannten Vorrichtungen dieser Art wirken in der Weise, daß die Änderungen der zu verstärkenden primären Größe eine Ablenkung eines auf in den Brückenstromkreis eingeschaltete Selenzellen einwirkenden Strahlenbündels zur Folge haben und die hierdurch hervorgerufenen Änderungen des Brükkenstromes Ausschläge eines Galvanometers verursachen, welches den Stromkreis eins Hilfsmotors schaltet, der auf mechanischem Wege die Einstellung eines in dem sekundären Stromkreis angeordneten Widerstandes und gleichzeitig die Rückführung der Selenzellen in die Ausgangsstellung bewirkt. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß durch die Umwandlung der zu messenden bzw. zu verstärkenden primären Größe in andere physikalische Größen und mechanische Bewegungen erhebliche Fehlei entstehen. Der Zweck der Erfindung ist daher, diesen übelstand dadurch zu beseitigen, daß der Brükkenstrom oder ein Teil desselben der zu messenden bzw. zu verstärkenden primären elektromotorischen Kraft unmittelbar entgegengeschaltet wird.
• Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgedankens, und zwar ist Abb. i eine Seitenansicht der Vorrichtung, teilweise im Schnitt, und Abb. 2 ein Grundriß zu Abb. i, während L bb. 3 ein Schaltungsschema der Gesamtanordnung darstellt.
• Ir_ der Zeichnung ist 2 eine beliebige Stromquelle, beispielsweise ein Thermoelement o. dgl., deren Strom oder elektromotorische Kraft verstärkt werden soll. In den an die Stromquelle:! angeschlossenen Stromkreis vi ist eine Spule 3 eingeschaltet, die in dem Feld eines permanenten Magneten q. liegt. Ferner ist in dem Stromkreis 2a ein einstellbarer Widerstand i vorgesehen, der zweckmäßig aus Manganindralit oder einem anderen, gegen Temperatureinflüsse unempfindlichen Stoff besteht. Der durch den Widerstand i gebildete Shunt liegt gleichzeitig in einem Stromkreis 18, in den vier Widerstände y, 6, ;, 8 nach Art einer Wheatstoneschen Brücke eingeschaltet sind. Durch eine an die Wheatstonesche Brücke angeschlossene Gleichstromquelle 1 4. wird in dem Stromkreis 18 ein Strom unterhalten, dessen Stromstärke durch einen. Strommesser i 9 gemessen oder- registriert wird.
• Die vier Widerstände 5, 6, 7 und 8 der Wheatstoneschen Brücke sind in der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise parallel zueinander oberhalb einer Platte 12 angeordnet. Die Platte 12 ist mit vier parallel zu den Widerständen verlaufenden Schlitzen 13 versehen, durch die bei der Erwärmung der zweckmäßig aus Nikkeldraht bestehenden Widerstände durch den Strom ein Luftstrom hindurchtritt, der an den Widerstandsdrähten vorbei durch einen darüber angeordneten Schornstein 15 abzieht.
• Zwischen den Widerständen 5, 6, 7 und 3 und den Kühlluftschlitzen 13 der Platte i-- befindet sich eine als Flügelschieber ausgebildete und mit einer mittleren öffnung i i6 versehene Platte i i, die durch einen an einem Torsionsdraht 9 aufgehängten Hebel io mit der in den Stromkreis 2a des Thermoele; ments 2 eingeschalteten Spule 3 verbunden ist. Die Anordnung ist hierbei in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise so getroffen, daß der Flügelschieber i i in der Nullstellung die vier KühUuftschlitze 13 zur Hälfte absperrt, so daß alle vier Zweige 5, 6, 7 und 8 der Wheatstoneschen Brücke in gleichem Maße durch die Luft gekühlt werden. Die vier Zweige haben infolgedessen in diesem Falle sämtlich den. gleichen Widerstand, so daß die Wheatstonesche Brücke stromlos ist.
• Entsteht jetzt an dem Thermoelement 2 eine EMK, so fließt ein Strom durch den Stromkreis 2a und die in diesen eingeschaltete Spule 3 und den Shunt i. Die Folge hiervon ist, daß die Spule 3 je nach der Stromrichtung einen Kraftimpuls nach der einen oder anderen Seite erhält und der Hebel i o um seine Aufhängeachse gedreht wird. Der an dem anderen Ende des Hebels io befestigte Flügelschieber i i wird infolgedessen so bewegt, daß je zwei der Kühllüftschlitze 13 mehr verdeckt bzw. mehr freigegeben werden. Erfolgt beispielsweise in Abb. 3, in welcher die Spule 3 und der Flügelschieber i i der Deutlichkeit halber so dargestellt sind, als wenn sie an dem gleichen Ende des an dem Torsionsdraht 9 aufgehängten Hebels io befestigt wären, die Bewegung der Spule 3 nach links. so werden die unter den Brückenzweigen 5 und 8 befindlichen Schlitze 13 mehr verdeckt und die Schlitze unter den Brückenzweigen 6 und 7 mehr freigegeben. Der Widerstand dar Brückenzweige 5 und 8 wird infolgedessen größer und der Widerstand der Zweige 6 und 7 geringer, so daß in dem Stromkreis 18 ein Strom entsteht, der in dem S'hunt i dem durch das Thermoelement 2 erzeugten Strom entgegenwirkt. Die selbsttätige Einstellung der Brückenwiderstände wird so weit gehen, bis der Brückenstrom so groß geworden ist, daß der Spannungsabfall im Shunt i der E.MK des Thermoelements 2 entgegengesetzt gleich groß geworden ist. Sobald dies der Fall ist, ist der Strom in dem Stromkreis 2a Null, so daß die Spule 3 keinen Kraftimpuls mehr erhält und in ihrer Lage verbleibt. Durch Messung des verstärkten Stromes in dem Stromkreis 18 mittels des Strommessers 19 kann dann -die EMK des Thermoelements 2 oder der sonstigen zu verstärkenden Stromquelle bestimmt werden. Sobald sich die EMK des Thermoelements 2 ändert, tritt der beschriebene Vorgang wieder ein, bis die Stromstärke des verstärkten Stromes in dem Stromkreis 18 so weit vergrößert oder v erringert ist, daß der Spannungsabfall in dem Shunt i der geänderten EMK des Thermoelements wieder entgegengesetzt gleich groß ist, so daß die Kompensation wieder erreicht ist.
• Voraussetzung dafür, daß die Verstärkung in genau proportionaler Beziehung erfolgt, ist natürlich, daß bei der Bewegung des durch die Spule 3 und den Schieber i i gebildeten mechanischen Systems keine nennenswerten Kräfte zu überwinden sind, da ja sonst ein Strom in der Spule notwendig wäre, um den Schieber in einer anderen Stellung als der Nullstellung zu halten. Bei der Verwendung eines genügend dünnen Aufhängedrahtes 9 für das mechanische System ist diese Forderung mit praktisch ausreichender Annäherung erfüllt. Wenn jedoch besonderer Wert darauf gelegt wird, die Proportionalität mit größter Genauigkeit zu erhalten, so kann die mit zunehmender Auslenkung des Flügelschiebers i i zunehmende Torsionskraft in der aus Abb. i und 2 ersichtlichen Weise dadurch kompensiert werden, daß an dem Hebel io ein kleiner Magnet 17 angeordnet wird, auf den mittels einer in den Stromkreis des verstärkten Stromes eingeschalteten Spule 16 ein Drehmoment einwirkt, welches die durch die Auslenkung des Flügelschiebers hervorgerufene Torsionsl:raft des Aufhängedrahtes 9 ausgleicht.
• Die Vorrichtung ist völlig frei von Temperaturfehlern, da Widerstandsänderungen in dem Stromkreis 2a des zu verstärkenden Stromes auf die EMK der zu verstärkenden Stromquelle 2 ohne Einfluß sind und nur diese EMK durch den Spannungsabfall an dem aus Manganindraht bestehenden Shunt i kompensiert wird. Der Verstärkungsfaktor der Vorrichtung kann durch Änderung der Größe des Shuntes i beliebig eingestellt werden.
• Da die Messung der EMK der zu verstärkenden Stromquelle durch eine Strommessung erfolgt, spielt der Widerstand des verstärkten Stromkreises 18 keine Rolle, da sich ja diejenige Stromstärke einstellen muß, die einen der EMK der zu verstärkenden Stromquelle entsprechenden Spannungsabfall am Shunt i hervorruft. Die Leitung 18 kann infolgedessen eine beliebige Länge und einen beliebigen Widerstand haben, so daß also die Strommessung an einem beliebig entfernten Orte vorgenommen werden kann.
• Die Vorrichtung kann natürlich in gleicher Weise auch dazu verwendet werden, anstatt eine elektromotorische Kraft einen Strom zu verstärken bzw. fernzuleiten. Wenn es sich um die Verstärkung von Wechselströmen handelt, wird man für den verstärkten Stromkreis eine Stromquelle wählen, welche dieselbe Frequenz wie der zu verstärkende Strom hat. An Stelle des permanenten Magneten wird man in diesem Falle einen Elektromagneten vorsehen, der von der Brückenstromquelle gespeist wird.
• Auch in sonstiger Hinsicht können an der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung im Rahmen der Erfindung verschiedenartige Abänderungen vorgenommen werden. So kann beispielsweise die Anordnung so getroffen werden, daß der Strom der zu verstärkenden Stromquelle nur durch die Spule 3 geschickt und eine zweite, auf den gleichen Spulenrahmen gewickelten Spule mit verhältnismäßig wenig Windungen vorgesehen wird, welche mit dem verstärkten Strom gespeist wird. Durch Shunten dieser Spule kann auch hier der Verstärkungsfaktor beliebig eingestellt werden. Die Richtkraft des mechanischen Systems, d.'h. die durch den Strom des zu verstärkenden Stromkreises auf die erste Spule und vom verstärkten Strom auf die zweite Spule ausgeübten Kräfte können auch in diesem Falle in entsprechender Weise wie bei der dargestellten Ausführungsform kompensiert werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung, um durch primäre schwache elektromotorische Kräfte sekundäre, vorzugsweise den primären proportional verstärkte elektrische Ströme zu erzeugen, bei welcher die primäre elektromotorische Kraft zur Verstellung eines vorzugsweise fast kräftefrei gelagerten, mechanischen Systems dient, durch dessen Verstellung das Widerstandsverhältnis der vier Zweige einer Wheatstoneschen Brücke und somit auch der Brückenstrom geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenstrom oder ein Teil desselben der zu messenden bzw. zu verstärkenden primären elektromotorischen Kraft in Kompensationsschaltung unmittelbar entgegenwirkt. a. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Stromkreis und der sekundäre Brückenkreis an ein gemeinsames Leiterstück (Shunt i) angeschlossen sind, dessen gegebenenfalls einstellbarer Widerstand ein jeweils bestimmter Teil des Widerstandes des sekundären Brückenstromes ist, so daß das von der primären elektromotorischen Kraft zu verstellende mechanische System in eine Gleichgewichtslage einspielt, in welcher der Spannungsabfall des Brückenstromes an den Enden des gemeinsamen Leiterstückes (Shunt i) entgegengesetzt gleich der primären elektromotorischen Kraft ist und der Brückenstrom daher eine dieser proportional verstärkte Wirkung ausübt. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die primär e elektromotorische Kraft und der sekundäre Brückenstrom entgegengesetzte, unmittelbar auf das das Widerstandsverhältnis der Brückenzweige ändernde mechanische System wirkende Verstellkräfte ausüben. q.. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische System aus einem mittels eines Torsionsfadens (9) möglichst geringer Richtkraft aufgehängten, durch seine Stellung die Wärmeabgabe der Brückenzweige regelnden und dadurch deren Widerstandsverhältnis ändernden Schirm. besteht, dessen Einstellung durch eine von der primären elektromotorischen Kraft durchflossene, mit einem Magneten (q.) zusammenarbeitende Spule erfolgt. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und ,1, dadurch gekennzeichnet, daß noch eine zweite, von dem sekundären Brückenstrom oder einem Teil desselben durchflossene Spule die Stellung des Schirmes bestimmt. 6. Vorrichtung nach Anspruch q. oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Brückenstrom durch eine an dem Torsionsgehänge (io) vorgesehene Spule (16) fließt, welche derart bemessen ist, daß sie eine der jeweiligen Torsionskraft des Fadens (9) entgegengesetzte Kraftwirkung ausübt, so daß im Gleichgewichtszustand zwischen primärer elektromotorischer Kraft und sekundärem Brückenstrom in jedem Falle genaue Proportionalität herrscht.