DE650209C - Messinstrument mit einer auf sein drehbares System wirkenden Direktionskraft, bei welchem die Empfindlichkeit veraendert oder durch Regulierung eines Hilfsfeldes aenderbar ist - Google Patents

Messinstrument mit einer auf sein drehbares System wirkenden Direktionskraft, bei welchem die Empfindlichkeit veraendert oder durch Regulierung eines Hilfsfeldes aenderbar ist

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DE650209C
DE650209C DEN34104D DEN0034104D DE650209C DE 650209 C DE650209 C DE 650209C DE N34104 D DEN34104 D DE N34104D DE N0034104 D DEN0034104 D DE N0034104D DE 650209 C DE650209 C DE 650209C
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Description

  • Meßinstrument mit einer auf sein drehbares System wirkenden Direktionskraft, bei welchem die Empfindlichkeit verändert oder durch Regulierung eines Hilfsfeldes änderbar ist Bei allen Instrumenten mit drehbarem System werden die Empfindlichkeit und die Schwingungsdauer mitbestimmt durch die Direktionskraft.
  • Bei Geräten mit an einem Draht oder Faden aufgehängtem Meßsystem ist aber die Empfindlichkeit des Instrumentes abhängig von der mechanischen Direktionskraft, die mit wachsendem Ausschlag ansteigt. Die Empfindlichkeit läßt sich steigern, sofern lange und dünne Drähte oder Fäden zur Aufhängung benutzt werden. Eine Grenze ist hierbei jedoch durch die große Zerbrechlichkeit des Gehänges und ferner durch die leichte Veränderlichkeit des Nullpunktes bei solchen Geräten gegeben.
  • Es ist aber auch bereits ein Gerät bekannt, das sich die Vorteile eines dünnen Fadens mit ganz geringer Direktionskraft zunutze macht und bei welchem die Nullage durch sowohl an dem Aufhängefaden des Meßsystems als auch zu beiden Seiten dieses Systems angebrachte astatische Nadelpaare eindeutig bestimmt ist und durch geeignete Wahl der Magnete das magnetische Feld so kräftig gewählt werden kann, daß ihm gegenüber die mechanische Direktionskraft verschwindend klein wird, also praktisch die Direktionskraft des Systems durch die magnetische Richtkraft ersetzt wird. Derartige Geräte eignen sich jedoch nur für Messungen, bei denen ganz geringe Kräfte in Frage kommen, nicht aber für Betriebsmessungen, bei denen kräftige Geräte mit großen Verstellkräften benötigt werden, die außerdem im Gebrauch einer robusten Behandlung unterworfen sind.
  • Die Erfindung betrifft nun ein solches Instrument, das so gebaut ist, daß es den an Betriebsinstrumente zu stellenden Anforderungen vollauf genügt und doch hinsichtlich der Meßgenauigkeit sehr empfindlich ist, obwohl für die Aufhängung des Systems ein relativ kräftiger Draht bzw. Faden benutzt wird. Die solchen Drähten anhaftende Eigenschaft, daß ihre mechanische Direktionskraft mit wachsendem Ausschlag steigt, läßt sich durch eine zusätzlich angebrachte magnetische Direktionskraft beeinflussen.
  • Man hat schon vorgeschlagen, durch Anordnung eines sich in einem Magnetfeld bewegenden, an dem Aufhängedraht des Systems befestigten, magnetisierbaren oder magnetisierten Stäbchens die Empfindlichkeit von Meßinstrumenten zu beeinflussen. Es ist jedoch bei Verwendung eines aus Eisen oder Stahl bestehenden, zur Erzeugung einer zusätzlichen magnetischen Direktionskraft dienenden Körpers wegen des remanenten Magnetismus nicht mit dem gewünschten Erfolg zu rechnen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Direktionskraft durch para- oder diamagnetische Körper erzeugt, die sich in einem magnetischen Felde bewegen, oder aber durch leitfällige Körper, die sich iii einem elektrischen Felde bewegen und an dem drehbaren System aufgehängt sind: Je nachdem wie der para- oder diamagnetische Körper in dem Felde angebracht wird, tritt eine Verringerung oder Verstärkung der Direktionskraft des Systems ein. Bei Anordnung der Stäbchen senkrecht zu den horizontalen Kraftlinien des Feldes und beispielsweise bei Verwendung paramagnetischer Körper tritt eine Sbeigierung der Empfindlichkeit dadurch ein, daß die magnetischen Kraftlinien des Feldes von sich aus bestrebt sind, die Stäbchen im Sinne des Ausschlages und damit in Richtung der Kraftlinien weiter zu bewegen, w ,odurch die inechanische Direktionskraft des Aufhängefadens zum Teil ausgeglichen wird. Bei Verwendung paramagnetischer Körper ist aber ein einwandfreies Arbeiten nur dann gewährleistet, wenn die mechanische Direktionskraft des Drahtes oder Fadens stets größer ist als die maximale, drehende Kraft desselben.
  • Wird der paramagnetische Körper im Hauptfelde des Systems angebracht, also im Felde der Drehspule, dann ist die Empfindlichkeit des Meßsystems eine bestimmte und nicht mehr änderbar.
  • Wird aber der paramagnetische Körper in einem Hilfsfelde angebracht, dann ist durch entsprechende Regulierung der Stärke dieses Hilfsfeldes die Verringerung oder Verstärkung der mechanischen Direktionskraft in weiten Grenzen änderbar und damit auch die Empfindlichkeit des Gerätes.
  • Dä sich mit der Direktionskraft die Schwingungsdauer des drehbaren Systems ändert, kann diese durch entsprechende Wahl auf jeden beliebigen Wert eingestellt werden, so kann z. B. die Schwingungsdauer mit der Periode des anzuzeigenden Wechselstroms in Übereinstimmung gebracht und auf diese Weise durch Einstellung auf Resonanz eine maximale Empfindlichkeit erreicht werden.
  • Es ist aber auch ohne weiteres möglich, ein Instrument zu bauen, das für kleine Ausschläge viel empfindlicher ist als für größere. Diese Wirkung läßt sich noch' dadurch erhöhen, daß das zusätzliche Magnetfeld inhomogen ausgebildet wird. Solche Instrumente sind insbesondere als Nullinstrumente brauchbar.
  • Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, welches auf der Zeichnung dargestellt ist. Fig. i zeigt ein Drehspulensystein, in dem ein paramagnetisches Stäbchen k senkrecht -.zur Spule in einem Magnetfeld st" s1 ange-:bvacht ist.
  • "::-- Fig. 2 zeigt eine Einrichtung ohne Regulier-1>ärkeit der Direktionskraft, bei der das magnetische Stäbchen im Hauptfelde angeordnet ist.
  • Hierin bedeutet Sp eine Spule, z. B. die eines Galvanometers, welche in der üblichen Weise zwischen zwei dünnen Metallfäden a und b aufgehängt ist. Die Drahtenden der Spule sind oben und unten bei c. und d an feine Kupferstäbchen e auf f angelötet, und an diese ist dann das Aufhängesystem ebenfalls angelötet. An dem Stäbchen e ist ein kleiner Spiegel g befestigt. Die Spule schwingt zwischen den Polschuhen N und .S eines Magneten.
  • Fließt ein elektrischer Strom durch dio Spule, so dreht sich diese aus dem Magnetfelde heraus und verdreht dabei das Aufhängesystem (die Fäden a und b). Wird der Strom ausgeschaltet, so dreht sich die Spule infolge dieser Torsion des Aufhängesystems wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück.
  • An einem der Kupferstäbchen ist ein weiteres Stäbchen lt aus para- oder diamagiietischein Material von einigen Millimeter Länge und einigen Zehntelmillimeter Dicke befestigt, z. B. senkrecht zu der Ebene der der Spule. Um das Stäbchen 1a ist ein zweites Magnetfeld ial, s1 vorgesehen. Das Stäbchen muß aus magnetischem Material hergestellt sein. Eisen kann wegen seines reinanenten Magnetismus nicht verwendet werden, da bei jeder Drehung der Eigenmagnetismus des Stäbchens ein anderer wäre. Deshalb muß (las Stäubchen aus einem paramagnetischen ,Material, wie Palladium, oder diamagnetischen Material, wie Kupfer, gemacht werden.
  • Wird infolge Stromdurchgangs die Spule Sp aus dem Felde herausgedreht, so wird das Stäbchen, wenn es aus paramagnetischem Material besteht, aus seiner Mittellage in das Hilfsfeld ial, s1 hineingedreht und von dieseln Felde weiter hineingezogen. Dabei wird die ursprüngliche Direktionskraft um das Drehmoment des Stäbchens verringert. Um welchen Betrag die Direktionskraft verringert wird, hängt neben der Ausbildung und dem Material des Stäubchens von der Stärke des Hilfsfeldes n1, si ab. Man hat also mit der Regelbarkeit dieser Feldstärke die Veränderung der Direktionskraft in der Hand.
  • Um eine stabile Gleichgewichtslage zu erhalten, muß das Hilfsfeld so gewählt sein, z. B. durch geeignete Formgebung der Polschuhe, daß das Moment der Richtkraft des Fadens in jeder Lage größer ist als das vom Magnetfeld herrührende Moment. In der Nullage ist das Moment der Direktionskraft sowie das magnetische Moment gleich Null. Beide entstehen erst bei einem Ausschlag. Mit der Form der Polschuhe kann das Magnetfeld gerichtet «erden, z. B. bei Verwendung flacher Polschuhe homogen gemacht werden. Die Länge des Stäbchens soll etwa mit der Breite des Magnetfeldes übereinstimmen.
  • Es können sowohl dia- als auch paramagnetische Körper verwendet werden: Während paramagnetische Körper zur Verringerung der Direktionskraft in der Nullage senkrecht zum Felde stehen müssen, müssen diamagnetische Körper in der Richtung des Feldes angeordnet «-erden.
  • Wenn auf Regulierbarkeit der Direktionskraft verzichtet wird, kann (las magnetische Stäbchen auch in dem Hauptfeld N, S angebracht, z. B. in der Spule selbst befestigt werden.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist ebenfalls anwendbar auf andere Instrumente, z. B. auf geologische Instrumente, wie Seismographen und Torsionswaagen.
  • An Stelle eines para- oder diamagnetischen Körpers in einem Magnetfeld kann auch ein leitender Körper in einem elektrischen Felde verwendet werden. Diese Kombination arbeitet in prinzipiell ähnlicher Weise wie ein Elektrometer.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Meßinstrument mit einer auf sein drehbares System wirkenden Direktionskraft, bei welchem die Empfindlichkeit durch Anordnung eines sich in einem Kraftfeld bewegenden und auf dieses ansprechenden, an, dem Aufhängedraht des Systems befestigten Stäbchens verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung eines magnetischen Kraftfeldes (las sich darin bewegende Stäbchen aus einem para- oder diamagnetischen Stoff und bei Benutzung eines elektrischen Felles das Stäbchen aus einem leitenden Stoff besteht und.daß das Kraftfeld jeweils so bemessen ist, daß (las drehbare System auch bei schwachem Kraftfeld in jeder Lage stabil bleibt. :
  2. 2. Meßinstrument nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für das Stäbchen ein in seiner Stärke veränderbares Hilfsfeld vorgesehen ist.
  3. 3. Meßinstrument nach Anspruch i und :2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld durch geeignete Formgebung der Polschuhe bzw. das elektrische Feld inhomogen ist, derart, daß die Empfindlichkeit des Instrumentes für kleine Ausschläge größer ist als für größere.
DEN34104D 1932-08-18 1932-08-18 Messinstrument mit einer auf sein drehbares System wirkenden Direktionskraft, bei welchem die Empfindlichkeit veraendert oder durch Regulierung eines Hilfsfeldes aenderbar ist Expired DE650209C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE901439C (de) * 1950-09-12 1954-01-11 Nix Hans Integrierendes Drehspulinstrument, insbesondere fuer magnetische Messungen
DE1153979B (de) * 1960-02-04 1963-09-05 Agfa Ag Einrichtung zur Beeinflussung der Ausschlag-charakteristik von Drehspulinstrumenten fuer Blendenregler
DE1169578B (de) * 1959-12-11 1964-05-06 Fritz Hellige & Co G M B H Aufhaengevorrichtung fuer die Drehspule von Drehspulmessgeraeten mit mehreren Wicklungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE901439C (de) * 1950-09-12 1954-01-11 Nix Hans Integrierendes Drehspulinstrument, insbesondere fuer magnetische Messungen
DE1169578B (de) * 1959-12-11 1964-05-06 Fritz Hellige & Co G M B H Aufhaengevorrichtung fuer die Drehspule von Drehspulmessgeraeten mit mehreren Wicklungen
DE1153979B (de) * 1960-02-04 1963-09-05 Agfa Ag Einrichtung zur Beeinflussung der Ausschlag-charakteristik von Drehspulinstrumenten fuer Blendenregler

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