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Frequenzmesser Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzmesser,
bei dem eine feste Spule in Reihe mit einem Widerstand geschaltet ist, dessen Frequenzcharakteristik
von der der festen Spule abweicht und bei dem parallel zu dem Widerstand die bewegliche
Spule liegt.
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Nach dem Hauptpatent ist der mit- der festen Spule in Reihe geschaltete
Widerstand kapazitiv, beispielsweise als reine Kapazität oder als Reihenschaltung
kapazitiver und induktiver Widerstände ausgebildet. Dadurch wird erzielt, daß die
bewegliche Spule in der Anzeigestellung stromlos wird und infolgedessen in dieser
Stellung keine Rückwirkungen auf das Feld der Spule ausüben kann. Die Anzeige wird
infolgedessen der Frequenzänderung linear. Außerdem . erfordert der Frequenzmesser
in der Anzeigestellung keinen Leistungsverbrauch.
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Durch die Erfindung soll der durch das Hauptpatent geschützte Frequenzmesser
in verschiedener Hinsicht verbessert bzw. weiter ausgebildet werden. Insbesondere
sollen Vorkehrungen getroffen werden, um den Frequenzmesser gegen Überlastung zu
schützen und die Meßgenauigkeit zu erhöhen. Ferner soll durch zusätzliche Hilfsmittel
der Frequenzmesser als Vorrichtung zur. Überwachung und Regelung der Frequenz nutzbar
gemacht werden.
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Das wesentliche Neuheitsmerkmal der Erfindung besteht darin, daß parallel
zur beweglichen Spule außer dem kapazitiven bzw. der Reihenkombination von kapazitivem
und induktivem Widerstand ein regelbarer Ohmscher Widerstand oder ein als solcher
wirkendes Amperemeter geschaltet ist. Dieser-Ohmsche Widerstand dient bei der einmaligen
Einstellung des Frequenzmessers dazu, die bewegliche Spule gegen Überlastung zu
sichern. Der Ohmsche Widerstand wird stromlos, sobald die Resonanz erreicht ist.
Ferner kann der Widerstand zur Vorausbestimmung der ungefähren Größe der zu messenden
Frequenzabweichung benutzt werden, indem durch entsprechende Einstellung dieses
Widerstandes der Drehspulenstrom auch bei wesentlichen Unterschieden zwischen der
eingestellten Eigenfrequenz des Frequenzmessers und der zu messenden Frequenz innerhalb
des Meßbereiches der beweglichen Spule gehalten wird.
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Da die gemäß dem Hauptpatent verwendete Kombination eines kapazitiven
und eines induktiven Widerstandes nicht vollkommen verlustfrei ist, sondern teilweise
auch als Ohmscher Widerstand wirkt, entsteht ein Meßfehler
insofern,
als die bewegliche Spule in der Anzeigestellung nicht ganz stromlos wird. Um den
Verlustwiderstand der Reihenschaltung von kapazitivem und induktivem Widerstand
zu kompensieren, ist nach der Erfindung mit dieser Reihenschaltung ein weiterer
Ohmscher Widerstand in Reihe geschaltet, dessen Klemmenspannung durch einen Transformator
um igo° gedreht und der beweglichen Spule aufgedrückt wird. Wenn die .Größe dieses
Ohmschen Widerstandes dem Verlustwiderstand der in Reihe geschalteten Kapazität
und Induktion entspricht, wird der Verlustwiderstand durch den Ohmschen Widerstand
aufgehoben.
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Wie in dem Hauptpatent beschrieben ist, kann zur Erzielung größerer
Feldspulenströme zusätzlich zu dem in Reihe mit der festen Spule geschalteten Kondensator
ein zweiter veränderlicher Kondensator beispielsweise in Parallelschaltung zu der
zu messenden Frequenz zur Erzielung" einer Resonanz mit dieser Frequenz vorgesehen
sein. Um nun zu verhindern, daß äußere Einflüsse eine Änderung der Kapazitäten der
beiden Kondensatoren verursachen, ist nach der Erfindung das die Widerstände und
Spulen einschließende Gehäuse geerdet und bildet den einen gemeinsamen Belag der
Kondensatoren. Dadurch wird die Meßgenauigkeit wesentlich erhöht. Gewünschtenfalls
können die Kapazitäten der beiden Kondensatoren durch Veränderung des Abstandes
ihrer beweglichen Platten von dem Gehäuse geregelt werden.
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Zur Nutzbarmachung des Frequenzmessers für die Überwachung bzw. für
die Regelung der Frequenz wird nach der Erfindung ein in bekannter Weise mit der
beweglichen Spule verbundener, zur Reflexion eines Lichtstrahles auf photographische
Registriervorrichtungen oder lichtelektrische Zellen dienender Spiegel verwendet.
Vorzugsweise werden zwei lichtelektrische Zellen gegenüber dem- Spiegel so angeordnet,
daß der von dem Spiegel reflektierte Lichtstrahl bei der der normalen Frequenz entsprechenden
Stellung der beweglichen Spule zwischen den beiden Zellen hindurchgeht. Die Zellen
sind hierbei so geschaltet, daß die in ihnen beim Auffallen des Lichtstrahles erzeugten
Ströme die Frequenzquelle in entgegengesetztem Sinne beeinflussen. Beispielsweise
wird der bei Frequenzänd6rung in der einen oder anderen Zelle erzeugte Strom nach
geeigneter Verstärkung dazu benutzt, um ein Relais zum 'Ansprechen zu bringen. Mittels
dieses Relais werden kapazitive oder induktive Widerstände"derart gesteuert, daß
die Frequenz des Senders «-leder auf die normale Größe geregelt wird, in der die
bewegliche Spule sich in der Nullstellung befindet und in der der Lichtstrahl wieder
zwischen den beiden Zellen hindurchgeht.
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Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Abb. i zeigt die durch die Erfindung zu verbessernde Schaltung des
Frequenzmessers nach dem Hauptpatent.
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Abb. 2 zeigt eine ähnliche Schaltung, «relche durch einen Ohmschen
Widerstand hauptsächlich zum Schutze der beweglichen Spule gegen Überlastung vervollständigt
ist.
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Abb: 3 zeigt eine Abänderung der Schaltung nach Abb. 2.
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Abb. q. zeigt die Anordnung der zur Kompensation des Verlustwiderstandes
der Reihenschaltung dienenden Mittel.
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Abb. 5 geigt eine Abänderung der Schaltung nach Abb. ¢ Abb. 6 zeigt
die Anordnung der Schaltung in einem geerdeten Gehäuse, welches den einen gemeinsamen
Belag der Kondensatoren bildet.
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Abb. 7 zeigt die Hilfsmittel zui- Nutzbarmachung des Frequenzmessers
als Vorrichtung zum Überwachen und Regeln der Frequenz.
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Bei der in Abb. i _ dargestellten, den Gegenstand des Hauptpatents
bildenden Schaltung ist zwischen den Klemmen I und II, an die die Frequenz f angelegt
ist, die feste Spule F und in Reihe damit eine veränderliche - Kapazität C eingeschaltet.
Parallel zu der Reihenkombination C und F liegt die bewegliche Spule D. In Abb.
z ist gemäß dem Hauptpatent an Stelle einer einfachen Kapazität C eine Reihenkombination
eines kapazitiven, C, und eines induktiven-Widerstandes L vorgesehen, wobei die
bewegliche Spule D zu der Reihenkombination von C und L parallel geschaltet ist.
Eine weitere veränderliche Kapazität CA ist parallel zu der Frequenz f vor--gesehen.
Nach der Erfindung ist in Abb.2 parallel zu. der Reihenkombination C und L ein veränderlicher
Ohmscher Widerstand L' angeordnet, welcher dazu dient, bei der Ein-Stellung des
Frequenzmessers die bewegliche Spule D,gegen Überlastung zu sichern. Ferner kann
mittels dieses Widerstandes in der oben beschriebenen Weise die ungefähre Größe
der zu messenden Frequenzabweichung vorausbestimmt werden.
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Die in Abb. 3 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von derjenigen
nach Abb. 2 dadurch, daß an Stelle des veränderlichen Ohmschen Widerstandes V ein
Amperemeter A
angeordnet ist. Dieses Amperemeter und die Drehspule D sind
mittels eines Doppelschalters a, b wechselweise zu- und abschaltbar. Zur
Resonanzabstimmung wird zunächst der Doppelschalter a, b in die Stellung
a-a gebracht, wodurch das Amperemeter A parallel
zu C und
L gelegt wird; bei Resonanz zeigt das Amperemeter einen Kleinstwert. Hierauf
wird der Doppelschalter auf b-b umgelegt, wodurch die bewegliche Spule D eingeschaltet
wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. q. ist in Reihenschaltung mit
der festen Spule F und mit der Reihenkombination C und I. ein Ohmscher Widerstand
R angeordnet, dessen Größe dem Verlustwiderstand von C und L entspricht. Die Spannung
zwischen den Enden des Ohmschen Widerstandes R wird mittels eines Transformators
?' um i8o° gedreht und der beweglichen Spule D aufgedrückt, wodurch der Ohmsche
Verlustwiderstand der Reihenkombination C und L aufgehoben wird.
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Abb. 5 .zeigt die Anordnung des Ohmschen Widerstandes R und des Transformators
T bei derjenigen Ausführungsform des Hauptpatents, bei welcher die feste Spule F
selbst als induktiver Widerstand. wirkt und nur mit einer reinen Kapazität. C in
Reihe geschaltet ist.
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Wie in Abb. 6 schematisch dargestellt ist, wird das Gehäuse G des
Frequenzmessers geerdet und bildet den einen gemeinsamen Belag der Kapazitäten CA,
damit äußere Einflüsse keine Änderungen der Kapazitäten hervorrufen können. Die
Änderung der Kapazitäten erfolgt 'durch Änderung der Abstände zwischen den Platten
PC und PCA einerseits und dem Gehäuse G andererseits.
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Die in Abb; 7 dargestellte Einrichtung-dient dazu, den Frequenzmesser
zur Überwachung und zur Regelung der Frequenz nutzbar zu machen. Hierbei ist die
bewegliche, vorzugsweise drehbare Spule D mit einem Spiegel Sp versehen. auf den
von einer Lichtquelle O ein Lichtstrahl projiziert wird. Der von dem Spiegel Sp
reflektierte Lichtstrahl geht bei normaler Frequenz, also bei der Nullstellung des
Spiegels Sp, zwischen zwei Photozellen Z, und Z. hin Bei einer Frequenzänderung
wird der Spiegel Sp verdreht, so daß entweder die eine oder die andere Photozelle
Licht erhält. Der dadurch entstehende Zellenstrom, welcher verstärkt wird, bringt
ein Relais zum Ansprechen, welches kapazitiv e bzw. induktive Widerstände derart
steuert, daß die Frequenz wieder auf den normalen Wert und infolgedessen die Spule
D in die Nullstellung gebracht werden. -