-
Nach dem Potentiometerverfahren mit einem zur automatischen Steuerung
des Potentiometers dienenden Nullrelais arbeitendes Meßgerät für schwache elektromotorische
Kräfte Die Erfindung betrifft sin Meßgerät, welches sich zum Anzeigen, Aufschreiben
und Regeln von solchen physikalischen Vorgängen. eignet, welche mit der Änderung
jelektromotorischer Kräfte verbunden sind. Als Beispiel sollen. hier die Messung
von Tempieraturen mit Thermo.elementen und die Messung der Ionenkonzentration genannt
werden.
-
Für diesen Zweck wurden bisher vielfach Drehspulgalvanometer verwendet.
Brei diesen Geräten, die nach der Ausschlagsmethode arbeiten, ist jedoch die notwendige
Empfindlichkeit über den gesamten Skalenbogen nur auf Kosten der Betriebssicherheit
zu @erreichen. Dabei besteht immer die Gefahr, daß Störungen irgendwelcher Art,
welche bei dem empfindlichen Meßwerk gar nicht zu vermeiden, sind, nicht nur die
Ablesung oder dis Aufzeichnung fälschen, sondern gegebenenfalls auch durch Regelung
auf falsche Temperaturen zu Betriebsstörungen führen.
-
Zur Vermeidung dieser Nachteile sind Geräte bekanntgeworden, welche
nach einer Nullmethode arbeiten. Der von einem Thernzoelement erzeugten E'MK wird
,eine an einem Potentiometer abgegriffene, dem gewünschten Betriehszustandentsprechende
Spannung entgegengeschaltet und das Meßwerk des Gerätes in diesen Stromkreis eingebraut,
so daß bei Stromlosigkeit des Meßwerhes der Zeiger in der Mitte steht. Eine Ablenkung
des Zeigers nach rechts oder links wird nur dann bewirkt, wenn die Temperatur und
damit auch die E(MK des Thermoelemnentes zu hoch oder zu niedrig ist. Das Meßgerät
arbeitet also als Nullgalvanometer und ist demgemäß außerordentlich empfindlich,
aber für di:e Aufzeichnung oder Ablesung zunächst ungeeignet. Es ist zwar versucht
worden, mit dem Nullgalvanometer gleichzeitig auch eine Anzeige des Meßwerbes, beispielsweise
der gerade herrschenden Temperatur, zu erreichen; Jedoch haben diese Versuche bisher
nur zu außerordentlich verwickelten, teuren. Bauarten geführt, die beispielsweise
Klinkwerke. oder ähnliche Einrichtungen enthielten. Außerdem sind aus besonderen
Stromquellen gespeiste motorgetriebene Steuerwerke für diesen Zweck bekanntgeworden.
Zu betriebsbrauchbaren Einrichtungen hat jedoch auch diese Bauart nicht geführt,
dadurch das Nullgalvanometer der verhältnismäßig starke Motorstrom gesteuert werden
muß. Eine unmittelbare Steuerung durch das Nullgalvanometer selbst ist nicht möglich;
es muß stets' noch ein besonderes Schaltrelais zwischengeschaltet werden, da die
schwachen Richtkräfte des Nullgalvanometers nicht zur bletriebsrichtigen Steuerung
der Kontakte ausreichen. Außerdem macht das unvermeidliche Nachlaufen. der Motoren
beim Abschalten besondere Schwierigkeiten.
-
Die vorliegende Erfindung zeigt_ nun einen Weg, das Nullgalvanometer
mit seirnexi großen Vorzügen auf einfache und billige Weise für ein Anzeige-, Schreib-
und Regelgerät
nutzbar zu machen. Gemäß der Erfindung wird nämlich
bei einem solchen nach dem Potentiometerverfahren mit einem zur auto; matischen
Steuerung des Potentiometers dienenden Nullrelais arbeitenden Meßgerät für. schwache
elektromotorische Kräfte zum Antrieb des auf dem Potentiometer gleitenden Kontaktschiebers
ein an sich bekannter Synchronmotor mit K urzschlußspulen für Rechts-und Linkslauf
benutzt, dessen Steuerung lediglich durch Beeinflussung der I,'-urzschluß@-spulen
erfolgt. Eine schematische Darstellung des Meßgerätes gemäß der Erfindung zeigt
Abb. i. Das Thermoelement i ist beispiels,-weise m einen Ofeneingebaut, dessen Temperatur
überwacht werden soll. Zur Gegenschaltung gegen das Thermoelement wird das Potentiometer
2 benutzt, dessen aus seiner Batterie 3 entnommener Strom mit dem Regelwiderstand
¢ ständig genau konstant gehalten wird. An dem Potentiometer 2 kann durch den verstellbaren
Kontaktschieber 5 eine variable EMK abgegriffen werden, welche dem Thermoelement
i entgegengeschaltet wird. In dem Stromkreis des Thermaelementes liegt das Nullgalvanometer
6, welches einen Kontakt 7 und einen Kontakt 8 schließen kann. In der Nullstellung
des Galvanometers sind beide Kontakte geöffnet. Zur Verstellung des Kontaktschiebers
5 dient ein Getriebe 9welches von einem Motor i o betätigt wird. Der Motor io ist
für Rechts; und Linkslauf eingerichtet, und zwar in der Weise, daß bei Kontaktschluß
am Kontakt ; der Motor links läuft, bei 1,Z-,ontaktschluß am. Kontakt 8 dagegen
umgekehrt. Für den Motor io wird ein kleiner Einphasensynchronmator benutzt, bei
welchem durch Kurzschluß '
der einen oder anderen Hilfswindung :ein. Rechts-
oder Linkslauf erzeugt wird, während beim öffnen beider Hilfswindungen der Motor
stehenbleibt. Die Verwendung des an sich bekannten Motors bringt folgende wesentliche
Vorteile. Zunächst braucht nicht die ganze Motorenergie geschaltet zu werden, sondern
nur derjenige Bruchteil, welcher in den Hilfswindungen fließt. Weiterhin ist eine
Umkehr der Drehrichtung auf einfachste, Weise zu erreichen, und außerdem bleibt
der Motor fast augenblicklich stehen, wenn beide Hilfswindungen geöffnet werden.
Die bisher für ähnliche Zwecke bekannten Motoren weisen diese Vorteile nicht auf.
-
Die Einrichtung gemäß Abb. i arbeitet folgendermaßen: Ist die am Potentiometer
2 abgegriffene Spannung der EMK des Thermoelementes gleich, so steht das Nullgalvanometer
6 in der Mitte, und der Motor i o befindet sich in Ruhe. Die Stellung des Kontaktschiebers
5 entspricht der EMK des Thermoelementes und damit auch der Temperatur des Ofens.
Die Stellung des Kontaktschiebers kann an einer Skala. i--, abgelesen oder gegebenenfalls
mittels einer Feder 13 auf den Schreibstreifen 14 aufgezeichnet werden. Ändert sich
die Temperatur z. B. nach oben, so ist die Therinospannung des Thermoelementes größer
als die Spannung des Potentiom:eterabgriffs. Diese Potentialdifferenz erzeugt einen
Strom, welcher das Galvanometer 6 zum Ausschlag bringt, so daß der Kontakt 8 geschlossen
wird. Dadurch beginnt der Motor io zu laufen und verstellt den Kontaktschieber 5
so weit, bis die am. Potentioffieter abgegriffene Spannung der EMK des Thermoelementes
wieder gleich ist. Dann wird das Nullgalvanometer stromlos und öffnet den Kontakt
8 wieder, so daß der Motor io stehenbleibt. Durch die neue Stellung des Schiebers
5 wird dann die geregelte Temperaturaufgezeichnet und gegebenenfalls aufgeschrieben.
-
Das Nullgalvanometer kann auch die in der Nullage geschlossen gehaltenen,
sich in ihrer Wirkung aufhebenden Kurzschlußspulen erst beim Ausschlagen öffnen.
-
Das Nullgalvanometer 6 erfaßt auch die kleinsten Potentialdifferenzen
mit größter Empfindlichkeit und überträgt sie durch den verhältnismäßig kräftigen
Motor auf den Schieber 5. Die Anzeige und das Aufschreiben erfolgen also mit der
Empfindlichkeit eines Nullgalvanometers und sind demgemäß außerordentlich genau.
-
In Abb. 2 ist noch gezeigt, in welcher Weise das beschriebene Gerät
auch zum Regehi benutzt werden kann. In diesem Fall betätigt der Gleitkontakt 5
statt Moder neben der Schreibfeder noch einen Kontaktschieber 16, welcher in beliebiger
Weise zum Regeln herangezogen werden kann. In. dem gezeigten Beispiel bedeutet 17
eine Hilfsvorrichtung, welche die Energiezufuhr zum Ofen verstärkt, während durch
die Hilfsvorrichtung 18 die Energiezufuhr zum Ofen verkleinert wird. Die beiden
Hilfsvorrichtungen 17 -und 18 werden beispielsweise von seiner Batterie i9 gespeist.
Steht der Kontaktschieber 16 beispielsweise in der gezeichneten Stellung, so'ist
der Kontakt zwischen der Schiene 2o und 21 gieschlossen und dadurch die Vorrichtung
1.7, unter Strom gesetzt. Entsprechend wird die Energiezufuhr zum Ofen vermehrt.
Erreicht der Kontaktschieber 16 bei steigender Temperatur statt der Schiene 2i die
Schiene 22, so wird durch die Vorrichtung 18 die Energiezufuhr zum Ofen wieder verkleinert.
Steht der Kontaktschieber 16 zwischen den Schienen 2i und 22, so tritt keine Beeinflussung
der Energiezufuhr ein. Um das bei. dieser Art der Regelung unvermeidliche Pendeln
-oder Überregeln zu vermeiden, können bekannte
Hilfsmittel herangezogen
werden. Z. B. können statt der Schiene 2i °und 22 Widerstände angeordnet sein, so
daß bei groben Abweichungen vom Siollwert die Hilfsvorrichtungen 17 und 18 entsprechend
stärker beeinfl-ußt werden als bei kleinen Änderungen.