DE722773C

DE722773C - Device for displaying or recording small changes in resistance with an automatically balancing direct current branching circuit that acts as a differential circuit

Info

Publication number: DE722773C
Application number: DES138958D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Geyger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-10-22
Filing date: 1939-10-22
Publication date: 1942-07-20

Description

Einrichtung zum Anzeigen oder Aufzeichnen von kleinen Widerstandsänderungen mit einer sich selbsttätig abgleichenden, als Differenzschaitung wirkenden Gleichstrom-Verzweigungsschaltung Einrichtungen zum Anzeigen oder Aufzeichnen von kleinen Widerstands änderungen werden hauptsächlich zum Messen von Temperaturänderungen mittels temperaturabhängiger Widerstände, sogenannter Widerstandsthermometer, benötigt. Man verwendet dafür in der Regel Brückenschaltungen, die in einem oder mehreren Brückenzweigen temperaturabhängige Widerstände, in einem Di,agonalzweig eine Gleichstromquelle und in dem anderen Diagonalzweig ein Gleichstrommeßgerät enthalten. Statt einer Brückenschaltung kann man auch eine als Differenzschaltung wirkende Gleichstromverzweigungsschaltung henutzen. Da der Temperaturkoeffizient der für Widerstandsthermometer üblichen Werkstoffe verhältnismäßig klein ist, ist ein Meßgerät verhältnismäßig großer Empfindlichkeit erforderlich. Dies ist besonders dann störend, wenn die Temperaturänderungen fortlaufend aufgezeichnet werden sollen, weil dann im allgemeinen sogenannte Falibügel sch reibgeräte mit absatzweiser Aufzeichnung benutzt werden Messen.Device for displaying or recording small changes in resistance with an automatically balancing direct current branch circuit acting as a differential circuit Devices for displaying or recording small changes in resistance are provided mainly for measuring temperature changes using temperature-dependent resistors, so-called resistance thermometer. Bridge circuits are usually used for this, the temperature-dependent resistors in one or more bridge branches, in one Di, agonalzweig a direct current source and in the other diagonal branch a direct current meter contain. Instead of a bridge circuit, one can also use a differential circuit use effective direct current branch circuit. Because the temperature coefficient the usual materials for resistance thermometers is relatively small a measuring device of relatively high sensitivity is required. This is special annoying when the temperature changes are to be recorded continuously, because then in general so-called Falibügel writing devices with paragraph-by-paragraph recording are used to measure.

Andererseits sind sich selbsttätig abgleichende Gl,eichstromverzweilgungsschaltungen belçanntgenvord,en, die als Differenzschal tun gen wirken und Widerstandsthermometer oder andere veränderliche Widerstände enthalten. On the other hand, there are self-balancing equal current branching circuits Belçanntgenvord, s that act as differential switches and resistance thermometers or contain other variable resistances.

Dabei erfolgt der Abgleich durch einen sogenannten Nullmotor. Wenn z. B. bei der Fernübertragung von Bewegungen mittels eines durch einen Geber gesteuerten veränderbaren Widerstandes die anzuzeigenden Widerstandsänderungen verhältnismäßig groß sind, so kann der Nullmotor unmittelbar aus der Differenzschaltung gespeist werden. Bei sehr kleinen Widerstandsänderungen, wie sie insbesondere bei Temperaturmessungen mitteils Widerstandsthermometer vorkommen, muß der Nullmotor aber im allgemeinen aus einem in dem Differenzzweige der Abgleichschaltung liegenden Röhrenverstärker gespeist werden. In diesem Fall kann der Verstärkungsgrad des Röhrenverstärkers so gewählt werden, daß das von dem Nullmotor gesteuerte Abgleichglied mit einer Schreibvorrichtung gekuppelt werden kann, so daß auch kleine Temperaturänderungen auf diese Weise mit Tintenschrift in fortlaufendem Linienzug aufgezeichnet werden können.The adjustment is carried out by a so-called zero motor. if z. B. in the remote transmission of movements by means of an encoder controlled changeable resistance proportionally to the resistance changes to be displayed are large, the zero motor can be switched off immediately the differential circuit be fed. With very small changes in resistance, such as those in particular with Temperature measurements with resistance thermometers occur, the zero motor must but generally from one lying in the differential branch of the balancing circuit Tube amplifiers are fed. In this case, the gain of the tube amplifier be chosen so that the controlled by the zero motor adjustment element with a Writing device can be coupled so that even small temperature changes in this way can be recorded with ink writing in a continuous line of lines can.

Man kann nun die bekannten mit der Verwendung von Röhrenverstärkern verbundenen Nachteile bei einer Einrichtung zum Anzeigen oder Aufzeichnen von kleinen Widerstandsänderungen mit einer den veränderlichen Widerstand enthaltenden, sich selbsttätig abgleichenden als Differenzschaltung wirkenden Gleichstromverzweigungsschaltung gemäß der Erfindung dadurch vermeiden, daß an eine Wechselstromquelle eine weitere Differenzschaltung angeschlossen ist, die in ihren beiden Stromkreisen mindestens je eine Erregerwicklung eines Eisenkernes enthält, während die zugehörigen Steuerwicklungen in den beiden Stromkreisen der Gleichstromverzweigungsschaltung liegen, die durch einen aus dem Differenzzweig der Wechselstromdifferenzschaltung gespeisten,Nullmotor ahgeglichen wird. One can now do the familiar with the use of tube amplifiers associated disadvantages in a device for displaying or recording small Changes in resistance with one containing the variable resistance, itself automatically balancing direct current branching circuit that acts as a differential circuit Avoid according to the invention that to an alternating current source another Differential circuit is connected, in their two circuits at least each contains an excitation winding of an iron core, while the associated control windings in the two circuits of the DC branch circuit, which through a zero motor fed from the differential branch of the alternating current differential circuit is balanced.

Dabei sind vorzugsweise in jedem der beiden Stromkreise der Wechselstromdifferenzschaltung die Erregerwicklungen und in jedem der beiden Stromkreise der Gleichstromverzweigungsschaltung die Steuerwicklungen von je zwei Eisenkernen angeordnet, und die Gleichstromverzweigungsschaltung wird über eine Gleichrichteranordnung aus der Wechselstromquelle gespeist. In this case, the alternating current differential circuit is preferably in each of the two circuits the excitation windings and in each of the two circuits of the DC branch circuit the control windings of two iron cores each arranged, and the direct current branch circuit is fed from the alternating current source via a rectifier arrangement.

Sogenannte magnetische Verstärker, deren Wirkung auf der Änderung der Wechselinduktivität von Eisendrosseln beruht, zum Messen kleiner Gleichstromgrößen sind an sich bekannt. Dabei sind aber noch besondere Zusatzanordnungen erforderlich, um zu erreichen, daß der Verstärker auf durch Änderungen der Meßgröße in wechselnder Richtung bedingte Änderungen des Gleichgewichtszustandes der Meßschaltung verschieden anspricht. Solche besonderen Polarisierungsanordnungen sind bei Einrichtungen gemäß der Erfindung nicht nötig, da die Meßschaltung eine Differenzschaltung ist, wobei auf Gleichheit zweier Ströme eingestellt wird. So-called magnetic amplifiers, their effect on the change the alternating inductance of iron chokes, for measuring small direct currents are known per se. However, special additional arrangements are required here, in order to achieve that the amplifier on by changing the measured variable in changing Direction-related changes in the equilibrium state of the measuring circuit different appeals to. Such special polarization arrangements are in accordance with devices of the invention is not necessary because the measuring circuit is a differential circuit, wherein is set to equality of two currents.

Als Nullmotor kann in an sich bekannter Weise ein Induktionszählermeßwerk benutzt werden, dessen Stromwicklung in dem Diffe renzzweig der Wechselstromdifferenzschaltung liegt, oder auch ein Gleichstrommeßwerk. An induction counter measuring mechanism can be used as a zero motor in a manner known per se are used, the current winding in the Diffe renzzweig of the AC differential circuit or a DC measuring mechanism.

In diesem Falle können die beiden Stromkreise der Wechselstromdifferenzschaltung Gleichrichteranordnungen enthalten, die -gleichstromseitig in einer Stromüberlagerungsschaltung auf ein als Nullmotor wirkendes Drehspulmeßwerk geschaltet sind. In this case, the two circuits of the AC differential circuit Contain rectifier arrangements, the -DC side in a current superimposition circuit are connected to a moving coil measuring mechanism acting as a zero motor.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in Schaltbildern dargestellt, wobei es sich um eine Temperaturmessung mittels eines Widerstandsthermometers handelt. The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown in circuit diagrams, which is a temperature measurement by means of a Resistance thermometer is.

In Fig. I ist an ein Wechselstromnetz I die Primärwicklung 2 eines Transformators 3 angeschlossen, !dessen Sekundärwicklung in zwei Hälften 4, 5 unterteilt ist. An die äußeren Enden der Sekundärwicklung sind die Erregerwicklungen 6 . . . 9 von vier Eisenkernen I0 . . . I'3 in Reihenschaltung angeschlossen. In Fig. I, the primary winding 2 of an alternating current network I is one Transformer 3 connected, whose secondary winding is divided into two halves 4, 5 is. The excitation windings 6 are attached to the outer ends of the secondary winding. . . 9 of four iron cores I0. . . I'3 connected in series.

Die Eisenkerne tragen außerdem Steuerwicklungen In... I7, die ebenfalls in Reihe geschaltet sind, jedoch so, daß zwischen den Wicklungen I4, 15 und I6, I7 ein Schleifdraht I8 liegt, auf dem ein Abgriffkontakt 19 verschiebbar ist. An die Sekundärwicklung ist ferner eine Gleichrichteranordnung 23 über einen Widerstand 24 angeschlossen. The iron cores also carry control windings In ... I7, which also are connected in series, but in such a way that between windings I4, 15 and I6, I7 is a sliding wire I8 on which a tap 19 is displaceable. At the secondary winding is also a rectifier arrangement 23 via a resistor 24 connected.

Zwischen die Mitte der Sekundärwicklung 3, 5 und die Verbindungsleitung der Erregerwicklungen 7 und 8 ist die Triebwicklung 29 eines Induktionszählermellwerkes eingeschaltet, dessen Rotor 30 über ein Schneckenradgetriebe 3I den Abgriffkontakt 19 steuert. Between the middle of the secondary winding 3, 5 and the connecting line of the excitation windings 7 and 8 is the drive winding 29 of an induction counter movement switched on, the rotor 30 via a worm gear 3I the tapping contact 19 controls.

Die Spannungswicklung 32 des Induktionszählermeßwerkes ist über einen Widerstand 33 und einen Kondensator 34 an die Sekuiidärwicklung 4, 5 angeschlossen. The voltage winding 32 of the induction counter measuring mechanism is via a Resistor 33 and a capacitor 34 connected to the secondary winding 4, 5.

Die aus der Sekundärwicklung 4, j gespeiste Wechselstromdifferenzschaltung enthält in ihren beiden Stromkreisen die Erregerwicklungen 6 und 7 bzw. X und 9 und in ihrem Differenzzweige die Triebwicklung 29 des als Nullmotor wirkenden, den Abgriffkontakt 19 steuernden Induktionszählermeßwerkes. Die Gleichrichteranordnung 23 bildet die Stromquelle für eine Gleichstromverzweigungsschaltung, die in dem einen Stromkreis die Steuerwicklungen I und 15 sowie einen Widerstand 43 und in dem anderen Stromkreis die Steuerwicklungen i( und I7 sowie ein über Leitungen + augeschlossenes Widerstandsthermometer 45 enthält. The alternating current differential circuit fed from the secondary winding 4, j contains the excitation windings 6 and 7 or X and 9 in its two circuits and in its differential branches the drive winding 29 of the acting as a zero motor, the Tap 19 controlling induction counter measuring mechanism. The rectifier arrangement 23 forms the power source for a DC branch circuit, which is in the a circuit, the control windings I and 15 and a resistor 43 and in the other circuit, the control windings i (and I7 as well as one via lines + locked resistance thermometer 45 contains.

Die Gleichstromverzweigungsschaltung sei zunächst bei der gezeichneten Mittelstellung des Abgriffkontaktes 19 abgeglichen. Dabei fließt in der Triebwicklung 29 kein Strom, da auch die Wechselstromschaltung abgeglichen ist. Sind die Widerstände der Steuerwicklungen 14. . . 17 einander gleich, so ist in diesem Fall also der Widerstandsbetrag des Widerstandsthermometers 45, wenn man von den Leitungswiderständen absieht, gleich dem Widerstand 43., Wenn nun die Temperatur und damit der Widerstand 45 um einen kleinen Betrag z. B. ansteigt, so nimmt die Stromstärke in den Steuerwicklungen I6 und I7 entsprechend ab. Dadurch sinkt auch die Wechselstromstärke in den Erregerwicklungen 8, 9, wodurch der Abgleich der Wechselstromdifferenzschaltung gestört wird. Infolgedessen fließt in der Triebwicklung 29 ein Ausgleichsfrom, der in an sich bekannter Weise ein Drehmoment auf den Rotor 30 in der Richtung ausübt; daß der Abgriffkontakt 19 im Sinne des Abgleichs der Gleichstromschaltung verschoben wird. Mittels eines mit dem Abgriffkontakt 19 gekuppelten Anzeige Organs kann dann die zu messende Temperatur fortlaufend überwacht werden. The direct current branch circuit is first of all in the one shown Center position of the tap contact 19 adjusted. Thereby flows in the drive winding 29 no power, as the AC circuit is also balanced. Are the resistances the control windings 14.. . 17 are equal to each other, so is in this So fall the amount of resistance of the resistance thermometer 45 when one of the Line resistances apart, equal to the resistance 43. If now the temperature and thus the resistor 45 by a small amount z. B. increases, the Current intensity in the control windings I6 and I7 accordingly. This also sinks the alternating current strength in the excitation windings 8, 9, whereby the balancing of the alternating current differential circuit is disturbed. As a result, a compensation form flows in the drive winding 29, the in a manner known per se, exerts a torque on the rotor 30 in the direction; that the tap contact 19 moved in the sense of balancing the direct current circuit will. By means of a display element coupled to the tap contact 19, it is then possible the temperature to be measured can be continuously monitored.

In ähnlicher Weise ist bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung an ein Wechselstromnetz I die Primärwicklung 2 eines Transformators 3' angeschlossen, der sekundär die Erregerwicklungen 6... 9 von vier Eisenkernen In ... I3 in einer Differenzschaltung speist. In diesem Falle sind die Eisenkerne noch mit besonderen Zusatzwicklungen 36... 39 versehen, die iiber Gleichrichteranordnungen 40 bzw. 41 aus d.en beiden Stromkreisen der Differenzschaltung gespeist werden, um in an sich bekannter Weise durch magnetische Rückkopplung eine wesentliche Erhöhung der Empfindlichkeit zu erreichen. The arrangement shown in FIG. 2 is similar the primary winding 2 of a transformer 3 'is connected to an alternating current network I, the secondary the excitation windings 6 ... 9 of four iron cores In ... I3 in one Differential circuit feeds. In this case the iron cores are still with special ones Additional windings 36 ... 39 provided via rectifier arrangements 40 and 41 from d.en two circuits of the differential circuit are fed to in itself As is known, a substantial increase in sensitivity is achieved by means of magnetic feedback to reach.

Zu diesem Zweck ist der Transformator 3' mit zwei wechselstromseitig voneinander getrennten Sekundärwicklungen 4' und 5' versehen. An die Sekundärwicklung 4' sind die Erregerwicklungen 6 und 7 über eine Gleichrichteranordnung 40 und an die Sekundärwicklung 5' die Erregerwicklungen 8 und 9 iiber eine Gleichrichteranordnung 41 angeschlossen. Die Gleichrichteranordnungen 40 und 4I sind nun in einer Stromüberlagerungsschaltung auf ein Drehspulmeßwerk 42 geschaltet, das als Nullmotor den Abgriffkontakt 19 des in einer Gleichstromverzweigungsschaltung liegenden Schleifdrahtes I8 steuert, die wieder in dem einen Stromkreis die Steuerwicklungen I4 und I5 und einen Widerstand 43 und in dem anderen Stromkreis die Steuerwicklungen I6-, I7 und das über Leitungen 44 angeschlossene Widerstanidsthermometer 45 enthält. Ebenso wird die Gleichstromschaltung durch eine an das Wechselstromnetz I angeschlossene Gleichrichteranordnung 23 über einen Widerstand 24 gespeist. For this purpose, the transformer 3 'has two alternating current sides separate secondary windings 4 'and 5' provided. To the secondary winding 4 'are the excitation windings 6 and 7 via a rectifier arrangement 40 and on the secondary winding 5 ', the excitation windings 8 and 9 via a rectifier arrangement 41 connected. The rectifier arrangements 40 and 4I are now in a current superposition circuit switched to a moving coil measuring mechanism 42, which as a zero motor, the tap 19 of the in a direct current branch circuit lying slip wire I8 controls, which again in one circuit the control windings I4 and I5 and a resistor 43 and in the other circuit the control windings I6-, I7 and that via lines 44 connected resistance thermometer 45 contains. Likewise is the DC circuit through a rectifier arrangement 23 connected to the alternating current network I. a resistor 24 is fed.

Wenn nun der Widerstand 45 sich ändert, so wird der Abgleich der Wechselstromdifferenzschaltung gestört. Infolgedessen gleichen sich die Ausgangsströme der beiden Gleichrichter 40 und 41 nicht mehr aus, und es fließt in dem Ausgleichzweig ein Gleichstrom, der die Zusatzwicklungenf 36... 39 und die Drehspule 42 durchfließt. Die Zusatzwicklungen sind nun so geschaltet, daß sie die Vormagnetisierung der Eisenkerne I2 und I3 verstärken. Dadurch tritt eine magnetische Rückkopplung auf, die zu einer um ein Vielfaches verstärkten Auswirkung der durch die zu messende Temperatur hervorgerufenen Abgleichstörung in der Wechselstromschaltung führt. Die Folge davon ist eine verhältnismäßig hohe Gleichstromstärke in der Drehspule 42, wodurch nun einerseits der Abgriffkontakt 19 im Sinne einer Wiederherstellung des Abgleichs verstellt wird und andererseits eine Anzeige oder Aufzeichnung der Temperaturänderungen erreicht werden kann, indem der Abgriffkontakt 19 z. B. mit einer entsprechenden Schreibvorrichtung gekuppelt wird. If now the resistance 45 changes, the adjustment of the AC differential circuit disrupted. As a result, the output currents are the same of the two rectifiers 40 and 41 are no longer off, and it flows in the equalizing branch a direct current flowing through the auxiliary windings 36 ... 39 and the moving coil 42. The additional windings are now switched in such a way that they pre-magnetize the iron cores Boost I2 and I3. This creates a magnetic feedback that leads to a the effect of the temperature to be measured increased by a multiple Alignment fault in the AC circuit leads. The consequence of this is proportional high direct current strength in the rotating coil 42, which now on the one hand the tap contact 19 is adjusted in the sense of a restoration of the alignment and on the other hand a display or record of temperature changes can be achieved by the tap contact 19 z. B. coupled to an appropriate writing device will.

In jedem Falle ist die Genauigkeit der Anzeige oder Aufzeichnung unabhängig von dem Widerstand der Leitungen oder anderer in der Schaltung liegender Widerstände und auch unabhängig von Spannungsänderungen des Wechselstromnetzes oder anderen störenden äußeren Einflüssen. Ein weiterer Vorzug ist; daß die Verstärkerwirkung ohne empfindliche bewegliche Teile und ohne Verstärkerröhren oder ähnliche einem Verschleiß unterworfene Teile erreicht wird. In either case, the accuracy of the display or record regardless of the resistance of the lines or others in the circuit Resistances and also independent of voltage changes in the alternating current network or other disruptive external influences. Another benefit is; that the reinforcing effect without sensitive moving parts and without amplifier tubes or similar one Parts subject to wear is reached.

Claims

CLAIMS: 1. Device for displaying or recording small changes in resistance with one containing the variable resistance, self-balancing direct current branch circuit acting as a differential circuit, characterized in that a further differential circuit is connected to an alternating current source (I) is connected, each of which has at least one excitation winding in its two circuits (6, 7 or 8, 9) of an iron core (10, II or I2, I3), while the associated Control windings (14, I5 bzpi. I6, I7) in the two circuits of the direct current branch circuit lie. by one of the differential branches of the alternating current differential circuit fed zero motor is adjusted.

2. Device according to claim 1, characterized in that in the the excitation windings (6, 7 and 8, g) and in the two circuits of the direct current branch circuit the Control windings (I4, I5 or

I6, I7) of two iron cores (Io, 11 or I2, I3) are arranged and the DC branch circuit via a rectifier arrangement (23) the alternating current source (I) is fed.

3. Device according to claim I or 2, characterized in that the two circuits containing two exciter windings (6, 7 or 8, 9) AC differential circuit from the two halves (4, 5) of the secondary winding a transformer (3) connected primarily to the alternating current source (I) and the differential branch of the alternating current differential circuit is the drive winding (29) an induction counter measuring mechanism which acts as a zero motor and controls a balancing means (18, I9) contains.

4. Device according to claim I or 2, characterized in that the two each two excitation windings (6, 7 or S, g) and a rectifier arrangement (40 resp.

4I) containing circuits of the alternating current differential circuit two separate secondary windings (4, 5 ') one primarily to the AC power source (I) connected transformer (3 ') are fed and the two rectifier arrangements (402 4I) on the DC side in a current superimposition circuit on a zero motor Acting direct current measuring mechanism (42) controlling a balancing resistor (I8, I9) are switched.

5. Device according to claim 4, characterized in that the compensation branch the 5 drum storage circuit except for the moving coil (42) of the zero motor in on As is known, additional windings (36 ... 39) of the iron cores (in ...

I3), which are switched in the sense of a magnetic feedback are.

6. Device for measuring temperature changes with a direct current branching circuit, the resistance thermometer in one of its two circuits and one of the both branch points contains the movable tap of a resistor, according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tap contact (I9) is controlled by the zero motor (42).