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Einrichtung zur Messung und Registrierung von Spannungen mit Hilfe
eines selbsttätigen Kompensationsapparates Die Messung kleiner elektromotorischer
Kräfte läßt sich besonders genau mit Hilfe der sog. Kompensatrionsapparate durchführen.
Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen ein Kontaktgalvanometer Verwendung findet,
welches einen Umkehrmotor so lange betätigt, bis das gestörte Gleichgewicht der
Potentiometereinrichtung wieder hergestellt ist. Durch das Einschalten des Motors
in der einen oder anderen Richtung mit voller Drehzahl entstehen jedoch Pendelungen,
wodurch die gesamte Einrichtung unbrauchbar wird.
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Es sind weiter Einrichtungen bekanntgeworden, bei welchen die Achse
des Nullinstrumentes eine zweite Spule trägt, welche einem Wechselfeld ausgesetzt
ist. Solange das Potentiometer nicht richtig abgeglichen ist, wird auf die gemeinsame
Achse der beiden Spulen ein Drehmoment ausgeübt, und die zweite Spule verstellt
sich indem Wechselfeld derart, daß in der Sekundärspule eine Wechselspannung induziert
wird. Diese Wechselspannung kann dann nach entsprechender Verstärkung mittels Röhrenverstärker
einem Wechselstrommotor zugeführt werden, der die Abgleichung des Potentiometers
besorgt. Derartige Einrichtungen arbeiten wohl verläßlich, sie sind aber sehr kostspielig,-da
vollständige, zumeist mehrstufige Röhrenverstärker notwendig sind. Auch der Platzbedarf
derartiger Geräte ist beträchtlich. Die Verstärkerröhren müssen häufig ausgetauscht
werden, da die üblichen Röhren nur eine Lebensdauer von etwa zooo Stunden besitzen,
so daß der gesamte Röhrensatz günstigstenfalls z Monate aushält. Die Unterhaltungskosten
derartiger Geräte sind daher recht beträchtlich.
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Weiterhin sind selbsttätig arbeitende Kompensationsverfahren bekanntgeworden,
bei denen durch .die zu messende Größe -ein Fernsenderwiderstand betätigt wird,
dessen Enden mit zwei gegeneinandergeschalteten Spulen eines - Differentialmotors
verbunden sind. Zwischen diesen Spulen liegt ein zweiter Fernsenderwiderstand. Die
beweglichen Abgriffe der beiden Fernsenderwiderstände liegen an einer Wechselstromquelle.
Der Differentialmotor verstellt den Abgriff des zweiten Fernsenderwiderstandes so
lange, bis die in den beiden Spulen erzeugten einander entgegengerichteten magnetischen
Flüsse die gleiche
Größe haben. Die Stellung des Abgriffes des zweiten
Fernsenderwiderstandes ist dann eine Anzeige für die zu messende Größe.
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Der Erfinder der vorliegenden Einrichtung hat es sich zur Aufgabe
gestellt, einen selbsttätigen Kompensationsapparat zu schaffen, der mit den einfachsten
Mitteln auskommt, und zwar mit dem Nullgalvanometer und einem Verstellmotor ohne
die Verwendung irgendwelcher zusätzlicher Verstärkereinrichtungen o. dgl. Gemäß
der Erfindung wird zu diesem Zweck das Nullinstrument mit einer Fallbügeleinrichtung
versehen, welche den Zeiger periodisch auf einen Widerstand drückt, der als Stromteiler
im Stromkreis eines Differentialinduktiqnsmotors angeordnet ist, so daßdiesem ausschl.agabhängige
Impulse erteilt werden. Durch die Ausschlagabhängigkeit der Anordnung wird jede
Pendelung vermieden.
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Eine Ausführungsmöglichkeit ist in der Abbildung schematisch dargestellt.
Teil i stellt ein Thermoelement dar, welches an die Galvanometerspule 2 angeschlossen
ist. Der Zeiger 3 trägt zweckmäßig isoliert den Kontakt 4. Der Fallbügel 5 wird
von der Welle 6 in bestimmten Zeiten auf und nieder bewegt. Dadurch drückt er den
Kontakt 4 jeweils auf den Widerstand 7. Teil 8 stellt die Scheibe eines Differentialzählers
dar, dessen Drehzahl von dem Abgriff des Kontaktes 4 auf dem Widerstand 7 abhängt.
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Im vorliegenden Fall wurde zweckmäßigerweise eine Ausführung des Zählers
8 vorgesehen, welche bewirkt, daß die Drehzahl des Zählers ausschließlich von der
Größe des vorerwähnten Spannungsabgriffes abhängt, jedoch von den Schwankungen der
Hilfsstromquelle 9 unabhängig ist. Der Widerstand ist in eine Stromverzweigung des
Zählers 8 geschaltet, die in Form einer Differentialwicklung 18 ausgeführt ist,
die am Eisen 17 sitzt. Von der Mitte der Differentialwicklung führt eine Verbindungsleitung
über die Spannungsspule io zum Hilfstransformator ii, von diesem über einen Unterbrecherkontakt
12 zur Welle 6 und von da über den Bügel 5 zum Kontakt 4.
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Teil 13 stellt eine isolierte Kupplung dar, um den Übertritt der Spannung
von Teil 5 und Teil 6 zum übrigen Apparat zu verhindern. Die Welle 14 wird beispielsweise
von einem nicht ,dargestellten kleinen Synchronmotor angetrieben. Das Getriebe 15
verwandelt .diese rotierende Bewegung in eine hin und her gehende, um das Heben
und Senken des Fallbügels 5 zu bewirken. Die Kurvenscheibe 16 arbeitet in der Weise,
daß erst nach Sinken des Fallbügels 5 der Kontakt 12 geschlossen und wieder geöffnet
wird, ehe der Fallbügel 5 sich abhebt. Auf diese Weise wird erreicht, daß
keinerlei Schaltfunken am Widerstand 7 auftreten, da sie von dem Hilfskontakt 12
übernommen werden.
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Die Drehspule 2 ist einerseits an das Thermoelement i angeschlossen,
dessenelektromotorische Kraft auf dem Schreibstreifen i9 registriert werden soll,
andererseits liegt sie an einem Potentiometerwiderstand 20. Die Einrichtung wird
durch die Stromquelle 21 gespeist, wobei der Strom im Potentiometer mit Hilfe des
Stromzeigers 22 kontrolliert und von Zeit zu Zeit von Hand mit dem Widerstand 23
auf seinen Nennwert gebracht werden kann. Die elektromotorische Kraft des Thermoelementes
ist entgegen der EMK an der Klemme 24 und dem Gleitkontakt 25 geschaltet.
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Die dargestellte Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Das Thermoelement
i besitzt die EMK ei, während der Abgriff an Klemme 24 zu Kontakt 25 einer EMK e2
entspricht, welche von dem Wert ei in einem bestimmten Zeitpunkt verschieden sei.
Beim nächsten Heben des Fallbügels 5 wird der Zeiger 3 freigegeben und nimmt eine
Stellung ein, welche sowohl der Größe als auch der Richtung nach um ei e2
von der Nullage abweicht. Der Zähler 8 erhält beim nächsten Niedergehen des Bügels
einen Impuls, der gleichfalls bezüglich Größe und Richtung von dem Wert ei e2 abhängt
und ist derart geschaltet, daß er den Zeiger 25 im Sinne einer Angleichung der EMK
e2 an die EMK ei verstellt. Wird die völlige Angleichung nicht bei der ersten Senkung
des Bügels erreicht, so geschieht dies doch bei den folgenden Bewegungsperioden
mit Sicherheit. Der Widerstand 7 kann pro Längeneinheit des Bügels, auf welchen
er aufgewickelt ist, verschiedene Widerstandswerte besitzen. Um die Reibungsarbeit
des Zählers 8 auszugleichen, muß die Widerstandsgröße pro Längeneinheit von den
extremen Minus- und Pluswerten gegen Null hin zunehmen. In der Nullstellung selbst
kann ein kleines Intervall ohne Widerstandsänderung eingeschaltet werden. Es ist
ohne weiteres möglich, mit Hilfe vorstehender Einrichtung auch die selbsttätige
Konstanthaltung des Potentiometerstromes, welcher vom Instrument 22 .gemessen wird,
durchzuführen, wie es bei verschiedenen auf dem Markt befindlichen Ausführungen
von Potentiometerschreibern der Fall ist. Hierzu ist eine entsprechende Umschaltung
des Zählerantriebes vom Gleitkontakt 25 auf den Gleitkontakt des Widerstandes 23
erforderlich, auch muß bei derartigen selbsttätigen. Kontrollschaltungen gegen ein
Normalelement kompensiert werden. Dies erfolgt mit bekannten Mitteln.
Der
für die Erfindung an sich nicht wesentliche Widerstandsschalter 26 wurde vorgesehen,
um eine Umschaltung des Meßbereiches zu ermöglichen, wenn das Thermoelement i bei
verschiedenen Temperaturen Verwendung findet. Es sei angenommen, daß in der eingezeichneten
Stellung auf dem Registrierstreifen i9 die .Temperaturen zwischen goo und iooo °
C registriert werden sollen. Es ist dann ohne weiteres möglich, die verschiedenen
Widerstände in Schalter 26 derart abzugleichen, daß bei der Stellung auf y eine
Registrierung zwischen 700 und 8oo° C, auf Stellung s zwischen Soo. und goo°
C, auf Stellung t zwischen goo und iooo ° C und Stellung u zwischen iooo und i ioo
° C erfolgt. Zu diesem Zweck ist es lediglich notwendig, die Widerstände 27 und
28, welche einander gegenüberliegen, untereinander gleich groß zu machen. Der Potentiometerwiderstand
zo bleibt danach an sich unverändert und wird lediglich in einem höheren oder tieferen
. Bereich des gesamten Potentiometerkreises eingeschaltet, welcher von der Stromquelle
2i über Kontakt 2q., die Widerstände 28" dem Potentiometerwiderstand 2o, die Widerstände
27 zum Widerstand 23 und über den Strommesser 22 führt. Da die Zunahme der EMK des
Thermoelementes i pro Grad Temperaturänderung. bei verschiedenem Temperaturniveau
sich ändert, ist noch ein Abgleichwiderstand 29 vorgesehen, welcher in Nebenschluß
zum Potentiometer 2o geschaltet ist. Mit seiner Hilfe ist es möglich, den vorerwähnten
Umstand voll zu berücksichtigen, so daß eine gleichmäßige und gleich große Skala
auf dem Schreibstreifen i9 erhalten wird, gleichgültig, in welchem Temperaturmeßbereich
gearbeitet wird.