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Einrichtung zum wahiweisen Umschalten eines elektrischen Meßgeräts
mit großem Leistungsverbrauch, insbesondere eines Tintenschreibers, auf verschiedene
Meßbereiche bzw. Stromarten Manche elektrischen Meßgeräte, insbesondere die gebräuchlichen
Tintenschreiber, haben gegenüber anzeigenden Meßgeräten einen vielfach höheren Leistungsverbrauch.
Während ein normales empfindliches Drehspulmeßwerk mit Zeigerablesung einen Leistungsverbrauch
von etwa 1 µW bei Endausschlag hat, benötigt ein Tintenschreiber etwa 10 mW.
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Die Anwendung von Tintenschreibern ist daher auf Fälle beschränkt,
wo genügend große Leistungen zur Verfugung stehen. In jedem Einzelfall muß das Gerät
an den Verwendungszweck in besonderer Weise angepaßt werden. Diese anpassung bezieht
sich in erster Linie auf die Drehspule, wobei Widerstandswerte von etwa I Ohm bis
20 000 Ohm in Gebrauch sind.
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Als weitere Anpassung kommen besondere, für den jeweiligen Verwendungszweck
bemessene Zusatzschaltungen. Vorwiderstände und Nebenwiderstände in Betracht sowie
Gleichrichter für Wechselstromanschluß. Wegen des hohen Leistungsverbrauches scheidet
aber die Verwendung von umschaltbaren Vor- und Nebenwiderständen, wie sie bei anzeigenden
l)rehspulmeßt,eräten üblich sind, um ein Meßwerk für eine große Zahl von Strom und
Spannungsmeßbereichen für Gleich- oder Wechsefstrom zu benutzen, in der Regel aus.
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Derartige Anordnungen würden auch einen viel zu großeii Platz einnehmen.
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Andererseits sind anzeigende Drehspulmeßgeräte, die mit den betreffenden
Zusatzeinrichtungen (Vor- und Nebenwiderstände,
Gleichrichter u.
dgl.) zum wahlweisen Umschalten auf mehrere Meßbereiche bzw. Stromarten verschen
sind, handelsüblich und sehr verbreitet. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum wahlweisen Umschalten eines elektrischen Meßgeräts mit großem Leistungsverbrauch,
insbesondere eines Tintenschreibers, auf verschiedene Meßbereiche bzw.
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Stromarten unter Zuhilfenahme von Zusatzeinrichtungen (Vor- und Nebenwiderstände,
Gleichrichter u. dgl.) und eines Verstärkers.
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Erfindungsgemäß ist das Meßwerk des Meßgeräts mit hohem Leistungsverbrauch
über einen an sich bekannten selbsttätigen Kompensationsverstärker mit unveränderbarem
linearem Verstärkungsgrad an das meßwerk eines handelsüblichen, mit mehreren Meßbereichen
für Strom und Spannung verschenen, nur einen geringen leistungsverbrauch aufweisenden
Drchspulmeßgeräts unter Zwischenschaltung von dessen eingebauten Zusatzeinrichtungen
angeschlossen und der Verstärkerstromkreis in einer Stromkompensationsschaltung
iíl Reihe mit oder in einer Spannungskompensationsschaltung parallel zu dem Meßwerk
des handelsüblichen anzeigenden Drehspulmeßgeräts geschaltet.
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Es ist an sich bekannt, daß man mit Hilfe einer Bolometeranordnung
in einer Kompensationsschaltung durch schwache Spannungen diesen proportionale,
verhältnismäßig starke elektrische Ströme erzeugen und so z. B. die Änderungen einer
Thermospannung mittels eines Tintenschreibers aufzeichnen kann. Man hat aber bisher
nicht erkannt, daß es auf diese Weise möglich ist, ein schreibendes Meßgerät zu
schaffen, das ebenso wie die bekannten anzeigenden Vielfachmeßgeräte mit verhältnismäßig
einfachen Mitteln auf beliebige Meßbereiche und Stromarten umschaltbar ist.
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Es ist bekannt, daß bei einer Spannungs kompensationsschaltung der
Widerstand des Kompensationskreises im Kompensationszustand gleiell unendlich. i>ei
einer Stronkompensationsschaltung (Saugschaltung) dagegen gleich Null ist. Die Bedeutung
der Erfindung liegt nun in der Erkenntnis, daß es nur bei der angegebenen Art der
Schaltung möglich ist, zu erreichen, daß die im handelsüblichen Drehspulmeßgerät
vorhandene Widerstandskombination für das Umschalten auf die verschiedenen Meßbereiche
bzw. Stromarten durch das Anschalten des Verstärkers und des Instruments mit großem
Leistungsverbrauch nicht beeinflußt wird, so daß Meßfehler vermieden werden und
beim Umschalten auf die verschiedenen Meßbereiche oder Stromarten auch die Anzeige
eines über den Verstärker angeschlossenen Tintenschreibers mit den Angaben des Anzeigeinstrumentes
genau übereinstimmt.
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Für diesen Zweck besonders geeignet sind 1 @olometerverstärker, bei
denen durch ein Drehspulmeßwerk Luftströme gesteuert werlen, die auf eine Bolometerbrücke
einwirken, so daß das Brückengleichgewicht beeinflußt wird. Ein derartiger Verstärker
kann so durchgebildet werden, daß er ohne Wartung arbeitet uttd innerhalb der normalen
Betriebsspannungsschwankungen eine konstante Verstärkung mit einem Fehler von weniger
als 1% aufweist. Ein solcher Verstärker kann so klein ausgeführt werden, daß er
in das Gehäuse eines normalen Tintenschreibers eingebaut werden kann. Der Verstärker
kann hierbei für Netzanschluß oder auch für Batteriespeisung eingerichtet sein.
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Die letztgenannte Anschlußart kommt besonders für tragbare Geräte
in Betracht, bei denen die Speisung durch einen Akkumulator bei kleinem Leistungsverbrauch
und niedriger Spannung erfolgen kann.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein Tintenschreiber
schematisch dargestellt, in lessen Gehäuse gellläß der weiteren Erfindung ein Bolometerverstärker
in der sogenannten Stromverstärkungsschaltung eingebaut ist.
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In das Gehäuse I ist ein Tintenschreibermeßwerk eingebaut. das nur
durch die Drehspule 2 angedeutet ist. Diese ist einer einen Widerstand 3 an eine
Bolometerbrücke 4 angeschaltet, die andererseits mit Klemmen.5 uitd 6 verbunden
ist zum Anschluß an eine geeignete Gleichstromquelle. In das Gehäuse ist ferner
eill Drehspulmeßwerk 7 eingebaut, das eilte Fahite .9 trägt, die in att s:ch bekannter
Weise zum Steuern der Bolometerbrücke 4 dient. Die Drehspule 7 ist einerseits unmittelbar
und andererseits über einen Widerstand 9 an den Widerstand 3 angeschlossen. Andererseits
führen Leitungen von den Enden der drehspule 7 zu Klemmen 10 und 11. An diese ist
ein normales anzeigendes Drehspulmeßgerät 12 angeschlossen, das mittels eines Drehknopfes
13 in der üblichen Weise auf verschiedene Strom- oder Spannungsmeßbereiche für Gleich-
oder Wechselstrom umschaltbar ist und zu diesem Zweck die erforderlichen Cleichrichter
sowie Vor- und Nebenwiderstände enthält. Es kann z. J3. vier Klemmen 14, 15, 16,
17 tragen, von denen 16 und 17 zum Zuführen der Meßgröße dienen und an die Zusatzeinrichtungen
angeschlossen sind. während die mit dem Meßwerk verbundenen Klemmen 14, 15 an die
Klemmen 11, 10 des Tintenschreibers angeschlossen werden. Derartige vielfach umschaltbare
Meßgeräte sind bekanntlich so eingerichtet, daß unabhängig von dem jeweils eingeschalteten
Meßbereich bei gleichem Ausschlag der Drehspule in dieser stets der gleiche Strom
fließt,
entsprechend der Empfindlichkeit des Meßwerks. Dieser Strom
fließt nun über die Drehspule 7 des Bolometerverstärkers. Die durch den Strom verursachte
Bewegung der Steuerfahne 8 bewirkt in an sich bekannter Weise durch Beeinflussung
der auf die Bolometer widerstände wirkenden kühlenden Luftströme eine Verschiebung
des Brückengleichgewichtes, wodurch ein Strom über die Drehspule 2 des Tintenschreibers
fließt.
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Wenn nun in der Drehspule 2 ein Strom J fließt, so teilt dieser sich
in einen Strom i in dem Widerstand 9 und einen Strom J-i in dem Widerstand 3. Der
Strom J-i erzeugt in dem Widerstand 3 einen Spannungsabfall (J-i) Rn, wenn Rn der
Ohmwert des Widerstandes 3 ist.
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Das richtkraftlose Drehspulmeßwerk 7 bewQet sich nun nur so lange,
als seine Klemmenspannung von o verschieden ist, und bleibt daher in einer solchen
Lage stehen, in der die Spannung an der Drehspule gleich o ist. Dies tritt dann
ein, wenn der Spannungsabfall all dem Widerstand 3 gleich dem Spannungsabfall an
dem Widerstand 9 ist. Da dieser von dem Strom i durchflossen wird, ist der betreffende
Spannungsabfall i # Rv, wenn Rv der Ohmwert des Widerstandes 9 ist. Daraus ergibt
sich die Beziehung (J-i)#Rn=i#Rv oder Rn+Rv J =i# .
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Rn Wenn z. B. der Stromverbrauch des anzei-, genden Gerätes für den
Endaussehlag 0,3 mA lieträgt und der Stromverbrauch des Tintenschreibers 15 mA,
so wird der Verstärker auf eine $ofache Stromverstärkung eingestellt, indem die
Widerstandswerte z. B. zu I bzw.
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49 Ohm bemessen werden. Dadurch wird erreicht, daß unabhängig von
der Einstellung des Meßbereichschalters der Ausschlag des Tintenschreibermeßwerks
dem des Anzeigemeßgerätes proportional ist. dies ist hier dadurch zu erklären, daß
bei der Stromkompensationsschaltung der Widerstand des in Reihe mit dem Meßwerk
des Anzeigeinstrumentes geschalteten Stromzweiges stets selbsttätig auf den Wert
Null geregelt wird. Wenn man statt dessen mit einer Spannungskompensationsschaltung
arbeiten will, bei der der Widerstand des betreffenden Stromzweiges stets selbsttätig
auf den Wert Unendlich geregelt wird, so muß man den Stromzweig zu dem Meßwerk des
Anzeigeinstrumentes parallel schalten, um eine Reeinflussung der Widerstandskombination
bei der Umschaltung zu vermeiden.
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An Stelle eines Bolometerverstärkers kann auch ein anderer geeigneter
Gleichstromverstärker, beispielsweise ein optischer Verstärher unter Benutzung von
Fotozellen, deren Belichtung durch ein Drehspulmeßwerk gesteuert wird, benutzt werden;
auch kommen reine Röhrenverstärker für Gleichstromverstärkung in Betracht. Die angegebene
Ausführung mit Bolometerverstärker ermöglicht jedoch bei dem gegenwärtigen Stand
der Technik die kleinsten Abmessungen, wobei die Möglichkeit der Speisung mit niedriger
Gleichspannung für tragbare Geräte besonders vorteilhaft ist.
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Gegebenenfalls kann auch eine andere Einrichtung an die Stelle des
Registriergerätes treten, die einen hohen Leistungsverbrauch hat und durch Vielfach-Umschaltung
einer mehr oder weniger großen Zahl voil Strom-oder Spannungsmeßbereichen für Gleich-
und Wechselstrom angepaßt werden soll. Eesonders zweckmäßig ist die Anordnung gemäß
der Erfindung z. B. bei einem Relais, dessen Ansprechgrenze beliebig geändert werden
soll.
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Der geringe Leistungsverbrauch, der etwa 104 mal kleiner sein kann
als bei einem üblichen Relais, ermöglicht es, die betreffende SIeßgröße in jedem
Fall genau zu erfassen, da keine Rücksicht auf einen bei größerem Leistungsverbrauch
auftretenden Spannungs-oder Stromabfall zu nehmen ist.