DE807285C

DE807285C - Sensitivity regulator for electrical measuring instruments

Info

Publication number: DE807285C
Application number: DEP27514A
Authority: DE
Inventors: Dr Erich Meyer
Original assignee: RUHSTRAT WERKE fur FEINMECHAN
Current assignee: RUHSTRAT WERKE fur FEINMECHAN
Priority date: 1948-12-28
Filing date: 1948-12-28
Publication date: 1951-06-28

Description

Empfindlichkeitsregler für elektrische Meßinstrumente Die Erfindung betrifft einen Empfindlichkeitsregler für elektrische Meßinstrumente, insbesondere Spiegelgalvanometer, mit im wesentlichen elektromagnetischer Dämpfung zur Strom-. Spannungs-, oder Leistungsmessung. Die Aufgabe solcher Empfindlichkeitsregler besteht darin, ein und dasselbe Meßinstrument zur Messung elektrischer Spannungen usw. verschiedener Größenordnung zu befähigen. Ohne einen solchen Empfindlichkeitsregler erfaßt das Instrument nur einen verhältnismäßig kleinen unteren Bereich. Bei Überschreiten desselben macht das Anzeigeorgan einen Ausschlag, der keine Ablesung auf der Skala mehr gestattet; schließlich wird das Instrument unter dem Einfluß der zu stark werdenden ablenkenden Kräfte oder der in der Drehspule zu groß werdenden Stromwärme zerstört.Sensitivity controller for electrical measuring instruments The invention relates to a sensitivity regulator for electrical measuring instruments, in particular Mirror galvanometer, with essentially electromagnetic damping for current. Voltage or power measurement. The task of such sensitivity regulators is therein, one and the same measuring instrument for measuring electrical voltages etc. different Order of magnitude to enable. Without such a sensitivity regulator, it captures Instrument only a relatively small lower area. When exceeded the same makes the display organ a deflection, which is no reading on the scale more allowed; eventually the instrument becomes under the influence of the overpowered deflecting forces or the excessive heat in the moving coil destroyed.

Der Empfindlichkeitsregler bestellt im allgemeinen aus einer Kombination von Widerständen, mittels derer ein von Stufe zu Stufe größer werdender Bruchteil des die Meßgröße kennzeichnenden Stromes am Instrument vorbeigeführt wird. Infolgedessen wird jeweils ein kleinerer Bruchteil im Instrument gemessen und mit einem entsprechenden Faktor auf den wahren 1Vert umgerechnet.The sensitivity regulator generally orders from a combination of resistances, by means of which a fraction increasing from level to level of the current characterizing the measured variable is conducted past the instrument. Consequently a smaller fraction is measured in the instrument and a corresponding one Factor converted to the true 1Vert.

Bekannt sind im -,vesentlichen zwei Typen von Empfindlichkeitsreglern. Bei der einen Type sind zwei Widerstände vorgesehen, deren einer parallel zum Instrument (oder zum Meßwertgeber) und deren anderer in Reihe mit dem NIeßwertgeber (oder mit dem Instrument) geschaltet ist. Regler dieser Art üben eine beträchtliche Rückwirkung auf die zu messende Größe aus, da sie die Belastung des Meßwertgebers verändern. Daher sinkt auch bei der Umschaltung des Reglers von Stufe zu Stufe der Tnstrumentenausschlag keineswegs auf den der Stufung entsprechenden Wert: Die Angaben des Instruments werden unzuverlässig.There are essentially two types of sensitivity regulator known. One type has two resistors, one of which is parallel to the instrument (or to the measuring transducer) and their others in series with the measuring transducer (or with the instrument). Regulators of this type have a considerable amount of feedback on the size to be measured, as they change the load on the transducer. Therefore, the instrument deflection also decreases when the controller is switched from level to level by no means on the value corresponding to the classification: The information of the instrument become unreliable.

Bei der anderen Type bekannter Regler liegen zwischen Nleßinstrument und Geber drei Widerstände, und zwar vorzugsweise so, daß zwischen zwei mit Instrument und Geber in Reihe liegende Längswiderstände ein Querwiderstand geschaltet ist. Die beiden in gleicher Richtung liegenden Widerstände sind untereinander gleich und zusaininen mit dem dritten nur durch einen Widerstandswert und die Zahl der Reglerstufen festgelegt. Die beabsichtigte Stufung wird aber mit einem solchen Empfindlichkeitsregler ohne weiteres nur dann gewonnen, wenn, mehr oder weniger zufällig, einmal der innere Widerstand RG des Instruments und der äußere Grenzwiderstand RaGr, also die beiden das Instrument kennzeichnenden Größen einander gleich sind. Mit solchen Ausnahmefällen sind naturgemäß die Aufgaben einer Meßmethode nicht erschöpft. Es muß daher meistens zwischen Instrument und Regler ein zusätzlicher Widerstand geschaltet werden, der von Fall zu Fall so gewählt werden muß, daß wenigstens für einen gewissen Bereich eine Anpassung an das Instrument erreicht wird.The other type of known regulator lies between measuring instruments and transmitter three resistors, preferably so that between two with the instrument and encoder series resistors in series, a cross resistor is connected. The two resistors lying in the same direction are equal to one another and together with the third only by a resistance value and the number of Controller levels determined. The intended gradation is achieved with such a sensitivity regulator without further ado, only won if, more or less by chance, the inner one Resistance RG of the instrument and the external limit resistance RaGr, i.e. the two the variables characteristic of the instrument are equal to one another. With such exceptional cases Naturally, the tasks of a measuring method are not exhausted. So it mostly has to an additional resistor can be connected between the instrument and the controller must be chosen from case to case so that at least for a certain area an adaptation to the instrument is achieved.

Der Erfinder hat nun gefunden, daß man zu übersichtlichen Verhältnissen gelangt, wenn man die Kombination von drei Widerständen bei Empfindlichkeitsreglern als Vierpole behandelt. Es zeigt sich dann, daß die bekannten Kombinationen bei I?inpfindlichkeitsreglern symmetrische Vierpole sind. Diese werden auch durch die geschilderte Anwendung eines zusätzlichen Widerstandes nicht zu unsN-nimetrischen -Vierpolen im Sinne der Vierpoltlieorie. Eine echte Unsymmetrie liegt nur dann vor, wenn nicht nur die Längswiderstände oder der Querwiderstand, sondern beide beteiligt sind. Das heißt, es müssen erstens die paarweise in gleicher lZichtung liegenden Widerstände einander ungleich und der quer zu ihnen liegende Widerstand mit jenen durch eine Funktion verbunden sein, die eindeutig durch den Grad der Ungleichheit derselben festgelegt ist.The inventor has now found that you can keep things clear when you combine three resistors in sensitivity regulators treated as quadrupole. It then turns out that the known combinations at Sensitivity controllers are symmetrical quadrupoles. These are also supported by the described application of an additional resistor not to usN-nimetric - Quadruple poles in the sense of the quadrupole theory. A real asymmetry only exists if if not only the series resistance or the transverse resistance, but both are involved are. That means, first of all, the pairs must be in the same direction Resistance unequal to one another and the resistance lying across them with those be linked by a function that is uniquely defined by the degree of inequality the same is set.

Gemä l@ der Erfindung gelangt man zu einem praktisch ohne Rückwirkung auf die Meßgröße arbeitenden Empfindlichkeitsregler, wenn diese l'orderung nach echter Unsyminetrie erfüllt ist, wenn also die paarweise in gleicher Richtung liel;enden Widerstände jeder Stufe einander und die quer zu ihnen liegenden Widerstände finit jenen durch eine eindeutige, durch den Ungleichheitsgrad festgelegte Funktion verbunden sind.According to the invention, one arrives at a practically no retroactive effect on the measured variable working sensitivity regulator, if this l'order after true asymmetry is fulfilled, i.e. when the pairs end in the same direction Resistances of each level to each other and the resistances lying across them are finite connected by a clear function determined by the degree of inequality are.

Hin so gebauter Empfindlichkeitsregler gestattet, einwandfrei durchgehend von Stufe zu Stufe zu messen, ohne daß die geringste Verfälschung des Meßergebnisses festzustellen wäre. Er ist nicht mehr abhängig vom Grad der Gleichheit oder Ungleichheit des Galvanometerwiderstandes und des äußeren Grenzwiderstandes. Er arbeitet vielmehr iniiner richtig, auch in Fällen starker _=lsvinmetrie der Meßanordnung.Sensitivity regulator built in this way is permitted, flawlessly throughout measure from step to step without the slightest falsification of the measurement result would be ascertained. It is no longer dependent on the degree of equality or inequality the galvanometer resistance and the external limit resistance. Rather, he works usually correct, even in cases of strong isolation of the measuring arrangement.

Zur Verdeutlichung der Verhältnisse hei den bekannten Reglern mit symmetrischen Vierpolen und der neuen Regler nach der Erfindung mit unsymmetrischen Vierpolen seien im folgenden die formelmäßigen Beziehungen in der Behandlungsweise des Erfinders aufgeführt. Dabei bedeuten: RV den instrumentseitigen Längswiderstand des Reglers, RN den Querwiderstand des Reglers, RB den geberseitigen Widerstand des Reglers, RG den inneren Instrumentenwiderstand, RaG, den äußeren Grenzwiderstand, y das Verhältnis der Widerstände RG/R"Gr, " den reziproken Wert des jeweiligen Empfindlichkeitsbruchteils i/".To clarify the situation, the known controllers are named with symmetrical quadrupole and the new regulator according to the invention with asymmetrical In the following, quadrupoles are the formulaic relationships in the mode of treatment listed by the inventor. The following mean: RV the longitudinal resistance on the instrument side of the controller, RN the cross resistance of the controller, RB the encoder-side resistance of the controller, RG the internal instrument resistance, RaG, the external limit resistance, y the ratio of the resistances RG / R "Gr," the reciprocal value of the respective sensitivity fraction i / ".

Für den symmetrischen Vierpol gilt dann und für den unsymmetrischen Vierpol Wie ersichtlich, werden im Falle des unsymmetrischen Vierpols nicht nur RV -und RB einander ungleich, sondern es wird auch RN infolge seiner Verknüpfung mit den beiden anderen Widerständen durch die Größe ;- von der Unsyminetrie erfaßt, wie <las die Erfindung verlangt.The following then applies to the symmetrical quadrupole and for the asymmetrical quadrupole As can be seen, in the case of the asymmetrical quadrupole, not only do RV and RB become unequal to one another, but RN, as a result of its connection with the other two resistances, is also covered by the asymmetry, as the invention requires.

Die Beziehung gilt ohne weiteres für die T-:\nordnung der Widerstände, hei der also zwischen z\\-ei Längswiderstände ein Ouerwiderstand geschaltet ist.The relation applies without further ado for the T -: \ norder of the resistances, that is to say that a cross resistance is connected between z \\ - ei series resistances.

Die Erfindung läßt sich auch finit einer 1-r -Anordnung der Widerstände realisieren, die also aus zwei QuerNviderständen und einem zwischen beiden angeordneten I_äiigs,#\-iderstand besteht. Für diese Kombination gilt: Ein Empfindlichkeitsregler nach der Erfindung kann ohne Abweichung von der grundlegenden Regel auf verschiedene Weise aufgebaut sein. Eine Möglichkeit besteht in der :\nweiiduiig eines einzigen Vierpols, dessen Einzelwiderstände veränderlich sind, und zwar so, ciaß die Längswiderstände von Stufe zu Stufe vergrößert, die Querwiderstände aber verkleinert werden.The invention can also be implemented finitely with a 1-r arrangement of the resistors, which thus consists of two transverse resistors and an I_äiigs, # \ - resistor arranged between the two. The following applies to this combination: A sensitivity regulator according to the invention can be constructed in various ways without departing from the basic rule. One possibility consists in the following: a single quadrupole, the individual resistances of which are variable, in such a way that the series resistances are increased from stage to stage, but the transverse resistances are reduced.

Eine andere Möglichkeit besteht in der Aneinanderreihung mehrerer verschiedener Vierpole und eine weitere, Herstellungsmäßig besonders vorteilhafte, in der Aneinanderreihung identischer Vierpole. Auch können die beiden letztgenannten Formen gemischt werden. Die Zuschaltung der einzelnen Stufen kann beispielsweise mittels der bekannten Stöpselkontakte oder eines Kurbelschalters vorgenommen werden. Im folgenden ist je ein Empfindlichkeitsregler nach der Erfindung in T- und TI-Anordnung an Hand einer schematischen Abbildung veranschaulicht.Another possibility is to string several different quadrupole and another, manufacturing-wise particularly advantageous, in the string of identical quadrupoles. The latter two can also be used Shapes to be mixed. The activation of the individual stages can, for example be made by means of the known plug contacts or a crank switch. in the The following is a sensitivity regulator according to the invention in T and TI arrangement illustrated on the basis of a schematic illustration.

Abb. i zeigt die Schaltanordnung eines zweistufigen Reglers mit in T-Anordnung geschalteten Widerständen. Durch Fortsetzung der Aneinanderreihung von Vierpolen lassen sich weitere Stufen anfügen. Werden sie z. B. dekadenmäßig bemessen. so wird sukzessive die Empfindlichkeit des Instru -ments auf i/io der vorhergehenden Stufe herabgesetzt. An die Klemmen des Instruments G, z. B. eines Spiegelgalvanometers, ist der Empfindlichkeitsregler ER angeschlossen, der in Kettenschaltung Vierpole (RV, RB, RN) enthält, die je in Form eines T geschaltet sind. Erfindungsgemäß sind die Längswiderstände RV und Ri3 einander ungleich und mit dem Querwiderstand RN durch eine eindeutige, durch den Ungleichheitsgrad der beiden anderen Widerstände bestimmte Funktion verknüpft. An der anderen Seite des Reglers ER ist der Meßwertgeber M, z. B. eine Photozelle, angeschlossen. Das Umschaltorgan, beispielsweise ein Kurbelschalter, ist der Cbersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt.Fig. I shows the circuit arrangement of a two-stage controller with resistors connected in a T arrangement. Further stages can be added by continuing the stringing of four-pole terminals. Will they z. B. measured over a decade. so the sensitivity of the instrument is successively reduced to i / io of the previous level. To the terminals of the instrument G, e.g. B. a mirror galvanometer, the sensitivity regulator ER is connected, which contains four-pole (RV, RB, RN) in a daisy chain, each connected in the form of a T. According to the invention, the series resistances RV and Ri3 are unequal to one another and are linked to the transverse resistance RN by a clear function determined by the degree of inequality of the two other resistances. On the other side of the controller ER is the transducer M, z. B. a photocell connected. The switching element, for example a crank switch, is not shown for the sake of clarity.

Abb. z -Zeigt in der gleichen Darstellungsweise einen Empfindlichkeitsregler nach der Erfindung in TI-Anordnung. Zwischen den Klemmen des A'feßinstruments G (Spiegelgalvanometer) und dein N'Ießwertgeber J1 (Thermoeleinent) liegt ein Empfindlichkeitsregler ER, der nur zweistufig gezeichnet ist. Die beiden Vierpole (RN , RB', RV') können identisch gleich sein, während natürlich die Querwiderstände RN' und RB' einander ungleich und mit dem Längswiderstand Rv' durch die obengenannte Beziehung verknüpft sind. Während mit dem Instrument G ohne Einschalten des Reglers mit voller Empfindlichkeit gemessen wird, sinkt die Empfindlichkeit mit "Zuschalten der ersten Stufe auf i/" und finit "luschalten auch der zweiten Stufe auf 1/"2.Fig. Z - shows in the same way a sensitivity regulator according to the invention in a TI arrangement. Between the terminals of the measuring instrument G (mirror galvanometer) and your measuring value transmitter J1 (thermal element) there is a sensitivity regulator ER, which is only shown in two stages. The two four-pole poles (RN, RB ', RV') can be identical, while of course the transverse resistances RN 'and RB' are unequal to one another and are linked to the series resistance Rv 'by the above-mentioned relationship. While the instrument G is used to measure with full sensitivity without switching on the controller, the sensitivity drops with "switching on the first level to i /" and finitely "switching on the second level to 1 /" 2 as well.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Sensitivity regulator for electrical measuring instruments, in particular mirror galvanometers, for current, voltage and power measurement with essentially electromagnetic damping, characterized by one or more four-pole terminals connected upstream to regulate the sensitivity, which are dimensioned so that the resistances lying in pairs in the same direction are unequal and the resistances lying transversely to them are linked with those by an unambiguous function resulting from the quadrupole theory and determined by the degree of inequality of the same. a. Sensitivity regulator according to claim i, characterized in that the resistance elements, connected in a T-arrangement, are dimensioned and arranged in such a way that they satisfy the following equations: where RV the instrument-side series resistance, RN the transverse resistance and RB the encoder-side series resistance, further RG the internal resistance of the instrument, RaGr the external limit resistance of the instrument,; the quotient RGIRaGr and ri the reciprocal value of the sensitivity fraction of the relevant stage. 3. Sensitivity regulator according to claim i, characterized in that the resistance elements, connected in a 17 arrangement, are dimensioned and arranged so that they satisfy the following equations: whereRv 'is the series resistance, RN' is the instrunner-side and RB 'is the encoder-side transverse resistance, RG is the instrument resistance and R "Gr is the external limit resistance, and the ratio RG / R" Gr and fi is the reciprocal value of the sensitivity fraction of the level in question.