DE626802C

DE626802C - Method and device for measuring mechanical forces or moments

Info

Publication number: DE626802C
Application number: DES107251D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1932-11-29
Filing date: 1932-11-29
Publication date: 1936-03-03

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 3. MÄRZ 1936ISSUED ON MARCH 3, 1936

' REICHSPATENTAMT'REICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JVr 626802 KLASSE 42 k GRUPPE 7 os JVr 626802 CLASS 42 k GROUP 7 os

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. November 1932 abPatented in the German Empire on November 29, 1932

Es ist eine Einrichtung· zum Messen mechanischer Kräfte oder Momente durch Bestimmung dear in einem den zu messenden Kräften oder Momenten unterworfenen magnetisierten Meßkörper auftretenden Änderungen seiner magnetischen Durchlässigkeit bekannt, bei der die Änderung der magnetischen Durchlässigkeit in an sich bekannter Weise in meiner an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Brücken- oder Kompensationsschaltung gemessen werden kann. Dabei hat man bisher stets solche Meßschaltungen benutzt, bei denen die Änderung der Selbstinduktion bzw. desi induktiven Widerstandes der Erregerwicklung des Meßkörpers gemessen wird. It is a device · for measuring mechanical Forces or moments by determining dear in a magnetized subject to the forces or moments to be measured Measuring body occurring changes in its magnetic permeability known, in which the change in the magnetic Permeability in a manner known per se in my connected to an alternating current source Bridge or compensation circuit can be measured. So far one has always used such measuring circuits, in which the change in self-induction or desi inductive resistance the excitation winding of the measuring body is measured.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Meßverfahrens· in der Weise, daß nicht die induktive KomponenteThe present invention relates to an improvement in this measuring method Way that not the inductive component

ao des Scheinwiderstandes gemessen, sondern der Betrag des Scheinwiderstandes der Erregerwicklung des Meßkörpers mit Hilfe einer Gleichrichtersehaltung mit dem.Betrag 'eines bekannten Widerstandes verglichen wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß dadurch, nicht nur eine wesentliche Vereinfachung der Schaltung, sondern auch eine erheblich größere Wirkung erreicht wird.ao of the impedance measured, but the magnitude of the impedance of the excitation winding of the measuring body with the help of a rectifier with the amount of one known resistance is compared. It has been shown that by doing this, not only a substantial simplification of the circuit, but also a considerably larger one Effect is achieved.

In Fig. ι ist die Gleichstromkompensar tionsschaltung .schematisch dargestellt. Die Wechselstromquelle 1 ist über einen Vorwiderstand 2 an die Verzweigungspunkte der Brücke angeschlossen, in deren einen Zweig zwei Gleichrichter 3 und 4 und in denen anderen Zweig die Erregerwicklung 5 des Meßkörpers 6 und ein zweckmäßig regelbarer Vergleichswiderstand 7 eingeschaltet sind. In dem Diajgonalzweig der Brücke liegt ein Gleichstrommeßgerät 8.The DC compensation circuit is shown schematically in FIG. the AC power source 1 is connected to the branch points of the via a series resistor 2 Bridge connected, in one branch two rectifiers 3 and 4 and in the other Branch the excitation winding 5 of the measuring body 6 and an appropriately controllable comparison resistor 7 are switched on. A direct current meter is located in the diajgonal branch of the bridge 8th.

Die Messung¹ erfolgt in der Weise, daß man zunächst den Vergleichswiderstand 7 so einstellt, daß in unbelastetem Zustande des Meßkörpere das Instrument 8 keinen Ausschlag· zeigt. In diesem Falle ist der Betrag des! Widerstandes 7 gleich dem Betrag des Scheinwiderstandes |3ί| der Erregerwicklung 5 des Meßkörpers. Belastet man nun den Meßfeörper 6 durch die zu messende Kraft P, so ändert sich der Betrag des Scheinwiderstandes \üt\ der Erregerwicklung 5, und Instrument 8 zeigt einen dieser Änderung I AiR I entsprechenden Ausschlag, der als Maß für die zu bestimmende Kraft/³ dienen kann. Da für die Messung die einfachen Betrage der Widerstände ohne Rücksicht auf die Phasenlage, der Spannungen in Betracht kommen, kann als: Vergleichswiderstand auch ein einfacher Ohmseiher Widerstand benutzt werden, und -ein besonderer Phasenabgleich ist nicht !erforderlich. Allerdings wird in diesem Falle das Instrument 8 auch noch von einer Wechselstromkomponente durchflossen. Wenn dies als störend empfunden wird, können mit bekannten Mitteln auch die Phasen der zu vergleichenden Scheinwiderstände der ErregerwicHung des Meßkörpers und des Vergleichswiderstandes gleichgemacht werden, so daß sowohl der Gleichstrom als auch derThe measurement ¹ is carried out in such a way that the comparison resistance 7 is first set in such a way that the instrument 8 shows no deflection when the measuring body is not under load. In this case the amount is the! Resistance 7 equal to the amount of the impedance | 3ί | the excitation winding 5 of the measuring body. If the measuring body 6 is now loaded by the force P to be measured, the magnitude of the impedance \ üt \ of the excitation winding 5 changes, and instrument 8 shows a deflection corresponding to this change I AiR I, which is the measure for the force to be determined / ³ can serve. Since the simple values of the resistances come into consideration for the measurement regardless of the phase position or the voltages, a simple ohmic series resistance can also be used as a reference resistance, and a special phase adjustment is not required. In this case, however, an alternating current component also flows through the instrument 8. If this is perceived as disturbing, the phases of the apparent resistances to be compared can be made equal to the excitation resistance of the measuring body and the comparison resistance, so that both the direct current and the

Wechselstrom, in. dem im Diagc-nalzweig liegenden Meßgerät verschwindet.Alternating current, in the one in the diagram branch Meter disappears.

Infolge der- Widerstandsänderung der Wicklung 5 würde sich bei gleichbleibender Spannung der Wechselstromquelle ι auch die Erregerstromstärke/ in der Wicklung ändern, und zwar in umgekehrtem Sinne. Dadurch würde das· für die* Größe des Inr'.trumentenausscnlages maßgebende Produkt ίο /·|^13ΐ| verkleinert werden. Um dies zu verhindern, ^ ist es zweckmäßig, den Vorwiderstand 2 so groß zu wählen, daß der veränderliche Widerstand der Wicklung 5 dagegen nahezu verschwindet und die Erregerstronistärke somit unabhängig von der Belastung des Meßkörpersi annähernd unverändert bleibt. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung weist noch den Nachteil auf, daß der den Meßkörp:eor magnetisierende Strom in den beiden ao Halbp:erioden verschieden groß ist, da ja in der Sperrichtung der Gleichrichter der volle Strom durch die Widdung 5 fließt, in der Durchlaßrichtung dagegen ein um den Durchlaßstrom der Gleichrichter verminderter Strom. Dieser Übelstand wird bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung durch Hinzufügen eines weiteren, zwei entgegengesetzt polarisierte Gleichrichter 9 und 10 enthaltenden Brückenzweiges vermieden. Die WechselstromqueBe 1 ist in Fig. 2 über eitlen Übertrager 11 angeschlossen. Ferner ist der Vergleichswiderstand 7 nicht regelbar angeordnet. Dafür ist in den die .Gleichrichter enthaltenden Brückenzweig zwischen die Gleichrichter 3 und 4 ein Widerstand 12 .eingeschaltet, der mit einem veränderbaren Abgriff zum Anschluß des Gleichstrommeßgerätes! 8 versehen ist, der zum Abgleich der Brücke bei der Belastung P= ö dienen kann. Ein 'gleich großer Widerstand 13 liegt in dem die Gleichrichter 9 und 10 enthaltenden Brückenzweig. Der Vorwiderstand 2 hat wieder den Zweck, die Stromstärke .unabhängig von der Belastung des Prüfkörpers annähernd konstant zu halten.As a result of the change in resistance of the winding 5 would be constant Voltage of the alternating current source ι also change the excitation current strength / in the winding, in the opposite sense. Through this would that · for the * size of the instrument reading relevant product ίο / · | ^ 13ΐ | can be reduced in size. To prevent this, ^ It is advisable to choose the series resistor 2 so large that the variable Resistance of the winding 5, however, almost disappears and the exciter strength thus remains almost unchanged regardless of the load on the measuring body. The circuit shown in Fig. 1 still has the disadvantage that the measuring body: eor magnetizing current in the two ao halfp: eriods is different, since yes in the reverse direction of the rectifier, the full current flows through the Widdung 5, in the On the other hand, the forward direction is reduced by the forward current of the rectifier Current. This disadvantage is in the circuit shown in Fig. 2 by adding another, two oppositely polarized rectifiers 9 and 10 containing Bridge branches avoided. The alternating current source 1 is shown in Fig. 2 above vain transformer 11 connected. Further the comparison resistor 7 is arranged so that it cannot be regulated. That's why the. Rectifier containing the bridge arm between the rectifiers 3 and 4 a resistor 12. the one with a changeable tap for connecting the direct current meter! 8 is provided, which can be used to balance the bridge with the load P = ö. An 'equal resistance 13 is in the bridge branch containing the rectifiers 9 and 10. The series resistor 2 has again the purpose, the current strength .independent of the load of the test body approximately keep constant.

Um auch bei kleineren Kräften einen genügend großen Ausschlag am Galvanometer zu 'erhalten, ist es zweckmäßig, eine Verstärkereinrichtung zu verwenden, um die an den Klemmen der Eräegerwicklung des Prüfkörpers liegende Spannung zu verstärken. Eine derartige Schaltung ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, die im !übrigen im Aufbau grundsätzlich der Schaltung nach Fig. 1 entspricht. , Die Wechsielstromquelle 1' ist wieder über einen Vorwidersitand 2 · an die Brücke angeschlossen, deren einer Zweig die Wicklung 5 des'Prüfkörpers'und den _> regelbaren Vergleichswiderstand 7 enthält. Parallel zra - S liegt -die Primärwicklung jeines Übertragers ; S.4, an dessen .Sekundärwicklung die. GlEh- i kathode und das Gitter einer Verstärkerröhre angeschlossen ist. Der Anodenkreis der Röhre 15 ist über den Üb ertrager 16 so an den Gleichrichter 3 und das Gleichstrommeßgerät 8 angeschlossen, daß 'die Sekundärwicklung des Übertragers 16 gewissermaßen an Stelle der Wicklung 5 mit dem Vergleichswiderstand7 den einen und die Gleichrichter 3 und 4 den anderen Brückenzweig der Schaltung "balden, wobei das Galvanometer 8 im Diagonalzweig liegt. Dadurch wird die an den Klemmen der Wicklung 5 liegende Spannung mit entsprechender Verstärkung in der Gleichstromkompensationsschaltung zur Wirkung gebracht.In order to obtain a sufficiently large deflection on the galvanometer even with smaller forces, it is advisable to use an amplifier device in order to amplify the voltage applied to the terminals of the field winding of the test body. Such a circuit is shown, for example, in FIG. 3, the structure of which in other respects basically corresponds to the circuit according to FIG. The Wechsielstromquelle 1 'is again connected via a Vorwidersitand 2 · on the bridge, of which one branch includes the coil 5 the _{des'Prüfkörpers'und>} adjustable reference resistor. 7 Parallel zra - S is the primary winding of each transformer; S.4, on whose .secondary winding the. GlEh- i cathode and the grid of an amplifier tube is connected. The anode circuit of the tube 15 is connected via the transformer 16 to the rectifier 3 and the DC meter 8 that 'the secondary winding of the transformer 16 to some extent in place of the winding 5 with the comparative resistor7 one and the rectifier 3 and 4 the other branch of the bridge Balden circuit "with the galvanometer 8 in the diagonal branch. This brings the voltage at the terminals of the winding 5 into effect with a corresponding amplification in the direct-current compensation circuit.

Claims

Patent claims:

i. Method for measuring mechanical forces or moments - Determination of the forces or moments to be measured in one subject magnetized measuring body occurring changes in its magnetic permeability by means of an alternating current Bridge or compensation circuit, characterized in that the amount of the impedance of the excitation winding of the measuring body with Help. A rectifier circuit with the Amount of the impedance of a comparison resistor is compared.

■ 2. Device for carrying out the method according to Claim.-i, characterized by adding a resistor of such magnitude to the circuit the current source that the current intensity in the excitation winding of the measuring body remains approximately constant regardless of the load on the measuring body.

3. Device according to claim 2 using 'a DC current meter in the diagonal branch of a bridge circuit, characterized in that the one Bridge branch the excitation winding of the measuring body and a preferably controllable one Resistor and the other bridge branch contains two rectifiers.

4. Device according to claim, characterized characterized in that parallel to no the - winding of the measuring body and the bridge branch containing the comparative resistance! is also a second bridge branch is arranged, the rectifier with opposite forward direction ■ contains.

5. ' Facility for "exercising the procedure according to claim 1, characterized in that the measuring winding containing branches of the bridge circuit amplifier devices attached. are arranged.

6. Set up after. Claim 3 and 5, j characterized by 'an amplifier tube, whose grid circle is coupled to the excitation winding, while the anode circuit of the tube is coupled to the primary winding 'a transmitter is connected, its secondary winding in series with the DC meter and one of the both lying in a bridge branch Rectifier is connected.

For this purpose ι sheet of drawings