DE720722C

DE720722C - Arrangement for amplifying electrical currents or voltages with a bolometer arrangement controlled by an electrical measuring mechanism

Info

Publication number: DE720722C
Application number: DES125669D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ludwig Merz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1937-01-13
Filing date: 1937-01-13
Publication date: 1942-05-14

Description

Anordnung zum Verstärken von elektrischen Strömen oder Spannungen mit einer von einem elektrischen Meßwerk gesteuerten Bolometeranordnung Zusatz zum Patent 708 I80 Das Hauptpatent 708 I80 bezieht sich auf eine Anordnung zum Verstärken von elektrischen Strömen oder Spannungen mit einem von dem Eingangsstrom beeinflußten Meßwerk, das eine von einer Hilfsstromquelle gespeiste Bolometerwiderstandsanordnung steuert, wobei die durch die thermische Trägheit der Bolometer entstehenden Pendelungen des Meßwerk durch eine elastische Rückführung des Meßwerks in Gestalt von elektrischen Mitteln zum Übertragen der ersten Ableitung des Ausgangsstromes in den das die Bolometerwiderstandsanordnung steuernde Meßwert enthaltenden Stromkreis verhindert werden. Als ein solches Mittel ist im Hauptpatent ein Kondensator angegeben, der so geschaltet und bemessen ist, daß der Spannungsabfall an einem von dem Ausgangsstrom durchflossenen Widerstand Lade bzw. Entladeströme hervorruft, die unmittelbar dem die Bolometeranordnung steuernden Meßwerk zugeleitet werden und solche Größe haben, daß die Wirkung der Trägheit des \ erstärkungsvorganges auf das Meßwerk nahezu kompensiert wird.Arrangement for amplifying electrical currents or voltages with a bolometer arrangement controlled by an electrical measuring mechanism in addition to the Patent 708,180 Main patent 708,180 relates to an arrangement for reinforcing of electrical currents or voltages with one influenced by the input current Measuring mechanism, which is a bolometer resistor arrangement fed by an auxiliary power source controls, whereby the oscillations caused by the thermal inertia of the bolometer the measuring mechanism by an elastic return of the measuring mechanism in the form of electrical Means for transferring the first derivative of the output current into the said bolometer resistor assembly controlling measured value containing circuit can be prevented. As such a means a capacitor is specified in the main patent, which is switched and dimensioned in such a way that that the voltage drop across a resistor through which the output current flows Charging and discharging currents that directly control the bolometer arrangement Movement are fed and have such a size that the effect of the inertia of the \ strengthening process on the measuring mechanism is almost compensated.

Eine weitere besonders zweckmäßige Lösung der vorliegenden Aufgabe stellt nun die Erfindung dar, deren Hauptmerkmal in einem Wandler besteht, in dessen Primärwicklung der verstärkte Strom fließt und in dessen Sekundärwicklung eine von der Änderung des Primärstromes abhängige Spannung induziert wird, die sich zu dem Spannungsabfall an dem mit ihr in Reihe geschalteten Kompensationswiderstand addiert. Another particularly expedient solution to the present problem now represents the invention, the main feature of which is a converter in which Primary winding the amplified current flows and in its secondary winding one of the change in the primary current dependent voltage is induced, which leads to the Voltage drop added to the compensation resistor connected in series with it.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Fig. 1 zeigt eine einfache Spannungsverstärkerschaltung und Fig. 2 eine sogenannte Saugschaltung zum Verstärken von Strömen. In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are circuit-wise shown. FIG. 1 shows a simple voltage amplifier circuit and FIG. 2 a so-called suction circuit for amplifying currents.

In Fig. I liegt an der zu messenden Spannung ein Drehspulmeßwerk 1, z. B. ein Galvanometer, dessen Zeiger mit einer Fahne 2 versehen ist, die über den Bolometerwiderständen 3, 4, 5, 6 spielt und in bekannter XVeise dadurch die Kühlung der Bolometerwiderstände durch einen Luftstrom steuert. In Fig. I is due to the voltage to be measured a Moving coil measuring mechanism 1, e.g. B. a galvanometer whose pointer is provided with a flag 2 which plays over the bolometer resistors 3, 4, 5, 6 and in the known manner thereby controlling the cooling of the bolometer resistors by means of an air stream.

In den Galvanometerstromkreis ist der Kompensationswiderstand 7 geschaltet, von dessen Bemessung die Empfindlichkeit der Einrichtung abhängig ist. Mit der Widerstandsanordnung 3, 4, 5, 6 ist ein Anzeigeinstrument, zweckmäßig ein Tintenschreiber 8, in Reihe geschaltet, in dem der verstärkte Strom zur Wirkung kommt. Mit diesem Instrument 8 und dem Regelmeßwerk sind nun die Primär- und Sekundärwicklungen 9a und 9b eines Wandlers in Reihe geschaltet.The compensation resistor 7 is connected to the galvanometer circuit, on the dimensioning of which the sensitivity of the device depends. With the resistor arrangement 3, 4, 5, 6 is a display instrument, expediently an ink pen 8, in series switched, in which the amplified current comes into effect. With this instrument 8 and the measuring mechanism, the primary and secondary windings 9a and 9b are now one Converter connected in series.

Die Bolometerwiderstände 3, 4, 5. 6 sind so angeordnet, daß die Fahne 2 des Regelmeßwerkes beim Ausschlag entweder über den Bolometerwiderständen 4 und 5 oder 3 und 6 spielt. Dadurch treten an den Diagonalpunkten der aus den Widerständen gebildeten Brücke Spannungsänderungen auf, die im Regelmeßwerk einen Strom Jl erzeugen. der sich durch folgende Beziehung ergibt: Hierin bedeuten Ri den inneren Widerstand der Bolometerbrücke, Rs den inneren Widerstand des Anzeigeinstrumentes, R1 den Ohmschen Primärwiderstand des Transformators, L1 die primäre Selbstinduktion des Transformotors, Ro den Ohmschen Widerstand der Sekundärwicklung des Transformators, L2 die sekundäre Selbstinduktion, M die gegenseitige Induktion des Transformators, Rg den Widerstand des Regelmeßwerkes, R, den Ohmschen Wert des Nebenwiderstandes 7 und U, die Diagonalspan.nung der Bolometerbrücke. Nun ist M = L1 + L2, und L, L2 ist ungefähr gleich M2. Ferner ist Rn immer klein gegenüber den übrigen Widerständen. Bei diesen Vernachlässigungen ergibt sich: Wird nun das Steuergalvanometer plötzlich um einen kleinen Winkel abgelenkt, so erscheint die Spannung U1 nicht plötzlich, sondern nach einem Zeirgesetz, das sich aus dem Erwärmungsvorgang der Bolometer ergibt.The bolometer resistors 3, 4, 5, 6 are arranged in such a way that the flag 2 of the measuring mechanism plays either above the bolometer resistors 4 and 5 or 3 and 6 when it deflects. As a result, voltage changes occur at the diagonal points of the bridge formed from the resistors, which generate a current J1 in the regulating measuring mechanism. which results from the following relationship: Here, Ri denotes the internal resistance of the bolometer bridge, Rs the internal resistance of the display instrument, R1 the ohmic primary resistance of the transformer, L1 the primary self-induction of the transformer, Ro the ohmic resistance of the secondary winding of the transformer, L2 the secondary self-induction, M the mutual induction of the transformer , Rg the resistance of the measuring mechanism, R, the ohmic value of the shunt resistor 7 and U, the diagonal tension of the bolometer bridge. Now M = L1 + L2, and L, L2 is roughly equal to M2. Furthermore, Rn is always small compared to the other resistances. With these neglects we get: If the control galvanometer is suddenly deflected by a small angle, the voltage U1 does not appear suddenly, but according to a law of time that results from the heating process of the bolometer.

Dieses Zeitgesetz kann näherungsweise durch eine Exponentialfunktion dargestellt werden. Dabei ist T1 die Ersatzzeitkonstante der Bolometer. Fordert man, daß der das Galvanometer durchfließende Strom J2 einem ähnlichen Zeitgesetz gehorcht, so kann man für J2 schreiben: Setzt man diese Werte und Beziehungen in die zweite Gleichung für U, ein, so wird diese durch folgende Werte erfüllt: d. h. wählt man den Transformator so, daß seine gegenseitige Induktion nahe an dem Wert liegt, der sich aus dem Produkt der Ersatzzeitkonstante der Bolometerwiderstände und dem Ohmwert des Kompensationswiderstandes 7 ergibt, so wird die thermische Trägheit bis auf einen Restbetrag T2 kompensiert.This time law can be represented approximately by an exponential function. T1 is the equivalent time constant of the bolometer. If one demands that the current J2 flowing through the galvanometer obeys a similar law of time, one can write for J2: If you put these values and relationships in the second equation for U, then this is fulfilled by the following values: that is, if the transformer is chosen so that its mutual induction is close to the value that results from the product of the equivalent time constant of the bolometer resistors and the ohmic value of the compensation resistor 7, the thermal inertia is compensated up to a remainder T2.

Die differenzierende Rückführung ist dann richtig. wenn dieser Restbetrag T2 kleiner ist als die Trägheit T1 der Bolometerwiderstände.The differentiating feedback is then correct. if this balance T2 is smaller than the inertia T1 of the bolometer resistors.

Die gleiche differenzierende Rückführung kann man nun auch in einer Schaltung zum Verstärken von Strömen vornehmen, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Falle liegt das Regelmeßwerk 1' an den Eingangsklemmen für den zu verstärkenden Strom i, und in Reihe dazu ist ein weiterer Widerstand 10 mit relativ großem Ohmwert geschaltet. Die Berechnung der gegenseitigen Induktion des Transformators g' entspricht derjenigen für die Schaltungen in Fig. 1. Es ergibt sich wiederum für den Wert M das Produkt R,£ @@ Tt, und in dem Restbetrag T2 tritt außerdem noch der Ohmsche Wert des Widerstandes 10 auf. Auch in diesem Falle wird also eine Kompensation bis auf einen unwesentlichen Restbetrag erreicht. The same differentiating traceability can now also be done in a Carry out a circuit for amplifying currents, as shown, for example, in FIG. 2 is shown. In this case the measuring mechanism 1 'is connected to the input terminals for the current i to be amplified, and in series with it is another resistor 10 switched with a relatively large ohmic value. Calculating the mutual induction of the transformer g 'corresponds to that for the circuits in FIG. 1. It results In turn, the product R, £ @@ Tt, occurs for the value M, and T2 occurs in the remainder also the ohmic value of the resistor 10. In this case too thus a compensation is achieved except for an insignificant remaining amount.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Arrangement for amplifying electrical Currents or voltages with a bolometer arrangement controlled by an electrical measuring mechanism and a differentiating feedback to prevent oscillations of the measuring mechanism according to patent 708 1 8o, characterized by a converter in its primary winding the increased current flows and one of the changes in its secondary winding the voltage dependent on the primary current is induced, which leads to the voltage drop at Idem with it in series connected compensation resistor added.

2. Device according to claim I, characterized in that the converter is measured in such a way that its mutual induction is close to the value that from the product of the thermal time constant I the bolometer and the ohm value of the compensation resistor results in such a way that the electrical time constant of the uncompensated remaining amount is smaller than the thermal time constant the bolometer.