DE848420C

DE848420C - Circuit for electrical equalization of a scale

Info

Publication number: DE848420C
Application number: DES7145D
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Gruess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-02-08
Filing date: 1940-02-08
Publication date: 1952-09-04

Description

Schaltung zur elektrischen Entzerrung einer Skala Es ist bekannt, die Beziehung zwischen dem Hub eines Differenzmanometers und der durch ein Drosselorgan durchtretenden Gas- oder Flüssigkeitsmengen mit elektrischen Mitteln zu entzerren. Die Druckdifferenz ist bekanntlich dem Quadrat der Strömung proportional. Man radiziert daher z. B. die auf einen Widerstand übertragene Bewegung eines Schwimmermanometers, indem ein sogenannter Widerstandsfernsender verwendet wird, der eine Wicklung enthält, deren Windungsabstände nach einer quadratischen Funktion derart bemessen sind, daß eine geradlinige Beziehung zwischen dem abgegriffenen Teilwiderstand und der die Abgriffsverschiebung verursachenden Gas- oder Flüssigkeitsströmung entsteht. Derartige Widerstände sind sehr schwierig herzustellen und leiden auch an Ungenauigkeit in dem Gebiet sehr geringer Strömungen, d. h. geringer Hübe des Manometerschwimmers; entspricht doch einer Strömung von 10010 des maximal Erfaßbaren ein Hub von nur 1 01o des Maximalen.Circuit for electrical equalization of a scale It is known that Relationship between the stroke of a differential manometer and that of a throttle device to equalize penetrating gas or liquid quantities with electrical means. The pressure difference is known to be proportional to the square of the flow. One square root therefore z. B. the movement of a float manometer transferred to a resistor, by using a so-called resistance transmitter which contains a winding, whose winding spacings are dimensioned according to a quadratic function such that a straight line relationship between the tapped partial resistance and that of the Tap displacement causing gas or liquid flow occurs. Such Resistors are very difficult to manufacture and also suffer from inaccuracy in the area of very low currents, d. H. low strokes of the manometer float; corresponds to a flow of 10010 of the maximum detectable a stroke of only 1 01o of the maximum.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, mit Widerstandsfernsendern von linearer Widerstandscharakteristik eine Linearisierung einer stark verzerrten, z. B. quadratischen Charakteristik, vorzugsweise der von Differentialmanometern, zu erreichen. An sich ist eine solche Entzerrung mit linearen Widerständen zwar schon durchgeführt worden, doch ist dazu eine Widerstandsschaltung verwendet worden, bei der die Summe aus dem abgegriffenen Teilwiderstand und dem an dem veränderlichen Abgriff auftretenden Übergangswiderstand in die Anzeige eingeht. Diese Schaltung beruht auf der Messung der Potentialdifferenz zwischen dem einen Ende des Widerstandsfernsenders und seinem variablen Abgriff mittels eines Kreuzspul- instrumentes. Das Verhältnis des Summenstromes is zu dem Strom ig, der durch den zum variablen Fernsender parallel liegenden, das Meßgerät enthaltenden Nebenschluß fließt, ist nach dem Ohmschen Gesetz gleich Wz # + W9 Wr sein reziproker Wert ig Wz Wz Wz 4 W9 % wobei W9 den Widerstand des Galvanometers und lF'f den Widerstand des Teiles des Fernsenders bedeutet, zu dem die Galvanometerspule parallel liegt,wie dies aus Fig. I der Zeichnung hervorgeht. Man erhält je nach der Wahl des Galvanometerwiderstandes W9 eine mehr oder minder gute Lösung der Aufgabe, die Aleßgröße zu radizieren (Fig. 2). Derartige Schaltungen sind jedoch praktisch nur dann möglich, wenn als Fernsender ein sogenanntes Quecksilberringrohr benutzt wird, nicht jedoch bei Fernsendern, die offene Kontakte an dem Schleifdraht aufweisen und die insbesondere wegen der geringen zur Verfügung stehenden Drehmomente nur geringe Kontaktdrücke der Stromführungsfedern besitzen dürfen und daher veränderliche Übergangswiderstände an ihnen aufweisen. The invention has the object with resistance remote transmitters linear resistance characteristic a linearization of a strongly distorted, z. B. quadratic characteristic, preferably that of differential manometers, to reach. In itself, such an equalization is with linear resistances has already been carried out, but a resistor circuit has been used for this purpose, where the sum of the tapped partial resistance and that of the variable Contact resistance occurring in the display. This circuit is based on the measurement of the potential difference between one end of the resistance transmitter and its variable tap by means of a cheese instrumentes. The ratio of the total current is to the current ig that passes through the to the variable Remote transmitter in parallel, the meter containing the shunt flows is according to Ohm's law equal to Wz # + W9 Wr its reciprocal value ig Wz Wz Wz 4 W9% where W9 is the resistance of the galvanometer and IF'f is the resistance of the part of the remote transmitter means to which the galvanometer coil is parallel, like this from Fig. I of the drawing emerges. Depending on the choice of the galvanometer resistor, one obtains W9 a more or less good solution to the problem of rooting out the aliment size (Fig. 2). Such circuits are practically only possible when used as a remote transmitter a so-called mercury ring tube is used, but not with remote transmitters, which have open contacts on the sliding wire and in particular because of the low available torques only low contact pressures of the current-carrying springs may have and therefore have variable transition resistances on them.

Es ist fernerhin bekannt, daß bei allen Schaltungen, bei denen der Potentiometerabgriff außerhalb der Verzweigung von Meßstrom- und Richtstrompfad liegt, der Strom in der ablenkenden Spule eines Kreuzspulgerätes stets genau eine lineare Funktion des Potentiometerabgriffes ist. Damit steigt bekanntlich auch der Quotient streng linear mit dem Widerstandsabgriff, wenn der Richtstrom proportional dem Gesamtstrom der Stromverzweigung gewählt wird. Eine derartige Schaltung ist in Fig. 3 wiedergegeben. Man macht von ihr bei linearer Übertragung von Meßgrößen mittels eines Fernsenders Gebrauch. It is also known that in all circuits in which the Potentiometer tap outside of the branching of the measuring current and directional current path lies, the current in the deflecting coil of a cheese winder always has exactly one is a linear function of the potentiometer tap. As is well known, this also increases the Quotient strictly linear with the resistance tap if the directional current is proportional the total current of the current branch is chosen. One such circuit is reproduced in FIG. 3. One makes of it with the linear transfer of measured quantities by means of a remote transmitter use.

Die Erfindung, zu deren Verwirklichung Quotienten messer und Widerstandsfernsender dienen, vermeidet nun die oben gekennzeichneten Nachteile der bisher bekannten Einrichtungen dadurch, daß der Widerstandsfernsender so geschaltet ist, daß ein Übergangswiderstand am veränderlichen Abgriff das Verhältnis von Ablenk- und Richtstrom des Quotientenmeßgerätes nicht beeinflußt und daß ferner die veränderlichen Teilwiderstände des Fernsenders Meß- und Richtstrom in verschiedener Weise beeinflussen. The invention, to the realization of which quotient knife and resistance transmitter serve, now avoids the disadvantages of the previously known devices identified above in that the resistance remote transmitter is connected so that a contact resistance at the variable tap the ratio of deflection and directional current of the quotient measuring device not influenced and that also the variable partial resistances of the remote transmitter Influence measurement and directional currents in different ways.

Legt man also gemäß diesem Vorschlag die Richtspule des Kreuzspulmeßwerkes in den Seitenzweig einer Brücke, dessen Widerstand sich mit zunehmendem Hub des Manometers verringert, so wächst der Strom in der Richtspule proportional mit der Widerstandsabnahme, jedoch im Gegensatz zum Diagonalstrom der Brücke von einem endlichen Wert ausgehend. So if you put the directional coil of the cross-coil measuring mechanism according to this proposal in the side branch of a bridge, the resistance of which increases with the increasing stroke of the If the pressure gauge is reduced, the current in the directional coil increases proportionally with the Resistance decrease, however, in contrast to the diagonal current of the bridge by a finite one Value based.

Bei einer solchen Schaltung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, erhält man demnach die in Fig. 5 wiedergegebene Funktion von ablenkendem Strom und Richtstrom in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel des Fernsenders. Der Quotient stellt sich als Funktion x von a + x dar, wobei x der Verdrehungswinkel des Fernsenders ist. Es ergibt sich also, wie Fig. 5 zeigt. ein Kurvenverlauf für den Quotienten, der näherungsweise der gewünschten Wurzelfunktion entspricht. With such a circuit, as shown in Fig. 4, is obtained the function of deflecting current and directional current shown in FIG. 5 is accordingly obtained depending on the angle of rotation of the remote transmitter. The quotient arises as a function x of a + x, where x is the twist angle of the remote transmitter. It thus results, as FIG. 5 shows. a curve for the quotient that corresponds approximately to the desired root function.

Durch passende Bemessung der Brückenwiderstände läßt sich der Anfangsrichtstrom im Verhältnis zum Richtstrom beim Endaussehlag beliebig wählen. Je kleiner dieses Verhältnis ist, desto stärker gekrümmt ist der Verlauf der Kurve in dem Diagramm, das das Verhältnis von Widerstandsveränderung zum Ausschlag des Kreuzspulmeßwertes wiedergibt. Man ist hiermit also, wie ersichtlich, in die Lage versetzt, eine verhältnismäßig starke Entzerrung des Anfangs der quadratischen Skala vorzunehmen. In Fig. 6 sind einige Skalencharakteristiken wiedergegeben. Oben ist eine ideale geradlinige Skala dargestellt; darunter eine gemäß der Erfindung entzerrte Skala, bei der der Punkt 20 ovo vom Endausschlag mit dem der geradlinigen Skala zusammenfällt; darunter Skalen, bei denen dieser Punkt der Übereinstimmung bei 30, 40 und 50 ovo liegt; schließlich zum Vergleich eine nicht entzerrte Skala mit quadratischer Abhängigkeit zwischen Meßwert und Skalenwerten. In den Fällen, in denen eine möglichst völlige geradlinige Beziehung zwischen der zu messenden Menge und dem Ausschlag gefordert wird, kann man zwischen dem Antrieb, z. B. einem Differentialmanometer, und dem Widerstandsfernsender noch eines der bekannten mechanischen Übertragungsmittel zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses, z. B. eine Kurvenscheibe, setzen. Man erhält damit eine völlig geradlinige Skala, insbesondere da es nach dem geschilderten Verfahren gelingt, im Anfangsbereich etwa unterhalb 10 bis 20 °/0 der maximalen Strömung mittels der elektrischen Entzerrung ohne den geringsten zusätzlichen Aufwand an Meßkräften eine derartig starke Übersetzung zu erzielen, daß sie bei zusätzlicher mechanischer Entzerrung sonst auftretenden Schwierigkeiten wegen mangelnden Drehmoments bzw. infolge unzulässiger Reibung nicht auftreten. Diese zusätzliche Entzerrung der Skala bis zur vollständigen Geradlinigkeit kann naturgemäß auch durch ungleichförmiges Wickeln des Fernsendewiderstandes erzielt werden. Die Wirkungsabstände müssen sich dabei verhalten wie die in Fig. 6 gezeichneten Abstände der einzelnen Skalenpunkte.The initial direct current can be determined by appropriately dimensioning the bridge resistances in relation to the directional current at the final breakdown. The smaller this one Ratio, the more curved the curve is in the diagram, that is the ratio of the change in resistance to the deflection of the cross-coil measured value reproduces. Thus, as can be seen, one is in a position to be a relative one to make strong equalization of the beginning of the square scale. In Fig. 6 are reproduced some scale characteristics. Above is an ideal straight line scale shown; including a scale equalized according to the invention, in which the point 20 ovo from the full scale coincides with that of the straight-line scale; including scales, where this point of correspondence is 30, 40 and 50 ovo; in the end for comparison, a non-equalized scale with a quadratic dependence between Measured value and scale values. In those cases where it is as complete a straight line as possible Relationship between the amount to be measured and the deflection is required one between the drive, z. B. a differential manometer, and the resistance transmitter still one of the known mechanical transmission means for changing the transmission ratio, z. B. a cam, set. This gives a completely straight scale, especially since the method described succeeds, for example in the initial area below 10 to 20 ° / 0 of the maximum flow by means of the electrical equalization such a strong translation without the slightest additional expenditure on measuring forces to achieve that they would otherwise occur with additional mechanical equalization Difficulties due to insufficient torque or as a result of impermissible friction are not appear. This additional equalization of the scale until it is completely straight can of course also be achieved by uneven winding of the remote transmission resistor will. The effective distances must behave like those shown in FIG. 6 Distances between the individual points on the scale.

Die nur an den beiden entzerrten Enden der Skala notwendige Übersetzung des Zeigerausschlages kann auch leicht durch entsprechende Ausgestaltung des Polschuhes des vorzugsweise als Kreuzspulinstrument ausgebildeten Meßwerkes erreicht werden.The translation required only at the two equalized ends of the scale the pointer deflection can also easily be achieved by appropriate design of the pole piece of the measuring mechanism, which is preferably designed as a cross-coil instrument, can be achieved.

In ganz ähnlicher Weise kann man statt einer annähernden Radizierung auch die Quadrierung einer Funktion auch dadurch erhalten, daß der Richtstromkreis in den anderen durch den Potentiometerabgriff veränderlich gemachten Widerstandskreis geschaltet wird, wodurch das Richtmoment mit zunehmendem Ausschlag des Primärinstrumentes sinkt. In a very similar way, instead of an approximate rooting also the squaring of a function is also obtained by making the rectifying circuit in the other resistance circuit made variable by the potentiometer tap is switched, whereby the straightening torque with increasing deflection of the primary instrument sinks.

Die Schaltung ist dann entsprechend der Fig. 4, nur muß mit zunehmender Meßgröße der in Serie mit der Richtspule liegende Teil des Ferusendewiderstandes sich vergrößern, d. h. die Richtung des gezeichneten Pfeiles sich umkehren, damit der Richtstrom mit zunehmendem Meßwert von einem Anfangswert aus geradlinig abnimmt. The circuit is then according to FIG. 4, only it has to increase Measured variable of the part of the Ferusendewiderstandes in series with the directional coil enlarge, d. H. reverse the direction of the arrow drawn so that the directional current decreases in a straight line with increasing measured value from an initial value.

Die Richtspule kann in beiden behandelten Fällen auch in einen der gegenüberliegenden Brückenzweige geschaltet werden, ohne daß sich das Ergebnis grundsätzlich ändert. An Stelle einer Brückenschaltung kann man auch Differenzschaltungen anwenden, wie eine solche beispielsweise in Fig. 7 wiedergegeben ist. The directional coil can in both cases also in one of the opposite bridge branches are switched without affecting the result fundamentally changes. Instead of a bridge circuit, differential circuits can also be used, such as is shown for example in FIG.

PATENTANSPRI CHE: 1. Schaltung zur elektrischen Entzerrung einer Skala, insbesondere bei Mengenmeßgeräten, mittels Quotientenmessern und Widerstandsfernsendern mit linear veränderlicher Widerstandscharakteristik, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsfernsender so geschaltet ist, daß der Übergangswiderstand am veränderlichen Abgriff das Verhältnis von Ablenk- und Richtstrom nicht beeinflußt, irnd damit ferner die veränderlichen Teilwiderstände des Fernsenders Meß- und Richtstrom in verschiedener Weise beeinflussen. PATENT CLAIMS: 1. Circuit for electrical equalization of a Scale, especially for volume measuring devices, by means of quotient meters and remote resistance transmitters with linearly variable resistance characteristics, characterized in that the remote resistance transmitter is switched in such a way that the contact resistance is variable Tapping does not affect the ratio of deflection and directional current, and so does so the variable partial resistances of the remote transmitter measuring and directional current in different Influence way.

Claims

2. The combination of a circuit according to claim 1 with others known equalization means.