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Zeigermeßgerät
Die Erfindung betrifft eine Maßnahme zur Verbesserung
der Ablesegenauigkeit eines Zeigermeßgerätes, vorzugsweise eines Meßgerätes mit
nicht linearer Skaleneinteilung. Es ist ein Nachteil bekannter Zeigergeräte, daß
die Ablesegenauigkeit nicht im ganzen Skalenbereich dieselbe Güte hat; z. B. bei
quadratischen oder ähnlichen Skalen scheidet aus diesem Grunde meist ein gewisser
unterer Meßbereich für die praktische Verwendung aus. Aber auch Zeigermeßgeräte
mit linearer Skala werden durch die Erfindung verbessert, indem bei gleicher Ausschlagsgröße
des Zeigers praktisch die doppelte Skalenlänge und somit auch die doppelte Skalenteilung
gewonnen wird.
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Erfindungsgemäß ist bei einem Zeigermeßgerät eine Umschalteinrichtunb
zum Anschluß des Meßgerätes wahlweise an die zu messende Größe, z. B. an einen Widerstand,
eine Spannung oder eine Stromstärke, oder an ein bekanntes Ergänzungsstück dazu,
vorgesehen und eine Skala mit umkehrender Wertereihe zur unmittelbaren Anzeige des
gesuchten Meßwerts durch denselben Zeiger sowohl bei Anschluß des Meßgerätes an
diesen Meßwert als auch bei Anschluß an das Ergänzungsstück.
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Zu dem Zweck kann beispielsweise die zu messende Größe ein veränderlicher
,Widerstand sein, oder ein veränderlicher Widerstand vertritt die eigentliche Meßgröße,
z. B. einen Druck, eine Geschwindigkeit, eine Drehzahl usw. Die'Meßgröße kann auch
eine Spannung oder eine Stromstärke sein oder durch eine solche dargestellt sein.
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Zur Erläuterung der Erfindung sei beispielsweise angenommen, daß
ein Widerstand bekannter Größe gemessen werden soll. Dann wird dieser zu messende
Widerstand mit einem bekannten Widerstand in Reihe gelegt, und wahlweise wird nun
der auf diesen - zit messenden Widerstand entfallende Teil einer Meßspannung oder
der Ergänzungswert zu dem auf den bekannten Widerstand entfallenden Teil der Meßspanming
gemessen, indem das Meßsystem entsprechend umgeschaltet wird. Ist der zu messende
Widerstand sehr groß im Verhältnis zum bekannten Widerstand, dann ist seine Teilspannung
groß und leicht meßbar und anzeigbar. Wenn dagegen der zu messende Widerstand kleiner
ist als der bekannte Widerstand, dann erhält man eine größere Meßgenauigkeit, wenn
man das Meßsystem umschaltet auf die Teilspannung an dem bekannten Widerstand. Derselbe
Meßinstrumentenzeiger kann nun, sowohl wenn das Meßsystem von der Teilspannung des
zu messenden Widerstandes erregt wird, als auch wenn es nach der Umschaltung durch
die Ergänzungsspannung erregt wird, den Betrag des zu messenden Widerstandes anzeigen.
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Dazu ist erfindungsgemäß die Skala des Meßgerätes, z. B. des Widerstandsanzeigers,
an der Stelle des kleinsten Zeigerausschlages um I80° umgelenkt und in einer zur
ersten Bahn parallelen zweiten Bahn fortgesetzt bis zum Ende des Zeigerausschlagbereichs.
Es ist also die Skala durch Umlenkung an einem Ende praktisch auf die doppelte Länge
ausgedehnt. Bei einem Meßinstrument mit linearer Skala, z. B. einem Drehspulinstrument,
sind beispielsweise die Maßeinheiten bis 50 in dem einen Skalenzweig auf die " Maßeinheiten
von 50 bis 100 ausschließlich im anderen Skalenzweig aufgetragen. Wenn der zu messende-Widerstand
kleiner ist als der bekannte Vergleichswiderstand, wird die Ergänzungsspannung am
Vergleichswiderstand gemessen, der um so größer ist, je geringer der eigentliche
Meßwert ist. Hat der zu messende Widerstand den Wert Null, dann liegt die volle
Spannung am Vergleichswiderstand, so daß also der Widerstandswert Null angezeigt
wird bei vollem Zeigerausschlag. Mit zunehmender Größe des zu messenden Widerstandes
kehrt der Zeiger mehr und mehr zur Nullstellung zurück, bis zu einem 1>-unkt,
an welchem die Umschaltung des Meßsystems vom bekannten Widerstand auf den zu messenden
Widerstand- vorgenommen wird. Diese Umschaltung kann man beispielsweise vornehmen,
wenn der zu messende.Widerstand gleich oder größer ist als der bekannte Widerstand.
Dann liegt an dem zu messenden Widerstand der halbe oder ein größerer Teil der Spannung.
Am Ausschlag des Zeigers kann man den Bruchteil der Gesamtspannung köder den Widerstandswert
auf der Skala direkt ablesen. Ist der zu messende Widerstand höchstens so groß wie
der Vergleichswiderstand und ebenfalls, wenn der Widerstand irgendein Vielfaches
des bekannten Widerstandes ist, steht je ein voller Zeigerausschlag zur Anzeige
zur Verfügung.
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Es ist also durch die Anwendung der Erfindung die Skalenlänge praktisch
verdoppelt. Die Skala ist an der einen Grenzstellung des Zeigers um iSo0 umgelenkt.
Sie beginnt und endet bei dem gleichen Endausschlag des Zeigers; natürlich kann
man auf ein Stück am Anfang und am Ende der Skala verzichten. Trotzdem ist dabei
die durch die Erfindung grundsätzlich neu geschaffene umgelenkte Skalenanordnung
möglich. Wenn eine Spannung zu messen ist, kann die zu messende Spannung durch eine
zweite Spannung (Ergänzungsspannung) auf einen vorbestimmten, aber beliebig wählbaren
Betrag ergänzt werden. Wenn die zu messende Spannung wegen ihrer Kleinheit nur ungenau
ablesbar ist, wird dann das Meßgerät umgeschaltet auf die Messung der Ergänzungsspannung.
Bezüglich der Strommessung kann man in gleicher Weise verfahren; insbesondere bei
Meßgeräten mit nicht linearer Skala, also z. B. mit quadratischer Skala, wird man
wahlweise die zu messende Größe oder die Ergänzungsgröße an das Meßsystem legen,
je nachdem, welche von beiden die größere ist. Es wird dadurch in dem einen Ast
der Skala bei großem Zeigerausschlag der kleine Meßwert und im anderen Ast der Skala
bei großem Zeigerausschlag der große Meßwert abgelesen. Da eine quadratische Skala
im oberen Meßbereich des großen Zeigerausschlages nahezu lineare Teilung aufweist
und durch die Anwendung der Erfindung die Messung stets in den oberen Bereich des
Zeigerausschlages verlegt wird, erhält man also nicht nur eine Streckung der Skala,
sondern dazu noch eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Skaleneinteilung.
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Man kann die Erfindung auch anwenden bei Meßgeräten, die auf mehrere
Meßbereiche umschaltbar sind; dann erhält man für jeden Meßbereich eine umgelenkte
Skala mit zwei Asten. Die zusammenhängende Fortsetzung des einen Skalenastes durch
den anderen kann man sinnfällig durch eine Verbindungslinie ausdrücken, die auch
bildlich den Zusammenhangder beiden Skalenäste untereinander hervorhebt. Dadurch
ergibt sich zugleich als Hilfe für die Ablesung, daß das dem Skalenverlauf folgende
Auge auf dem einen Skalenast von rechts nach links und auf dem anderen von links
nach rechts fortschreitend den Anzeigewert sucht.
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Eine andere Skalenausführung besteht beispielsweise darin, daß nicht
eine linienförmige Skala, sondern statt dessen ein keilförmiger Streifen gewählt
wird. Zwei Streifen, von denen der eine nach links, der andere nach rechts zu breiter
wird, liegen radial übereinander. Je nachdem, ob die gesuchte Meßgröße oder ihre
Ergänzungsgröße gemessen wird, ist die Ablesung auf dem inneren oder dem äußeren
Streifen vorzunehmen, wobei die Breite des Keiles an der Ablesestelle jeweils ein
Maß für den Meßbetrag darstellt. Diese Breite kann noch zusätzlich mit Zahlenangaben
versehen werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung dienen vier Figuren.
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Fig. I zeigt als Beispiel eine Schaltung mit einem Zeigermeßgerät
I zur Messung der Größe eines Widerstandes x. Der Widerstand x liegt bei einem bekannten
Vergleichswiderstand R in Reihe. K ist ein Kontakt zur probeweisen Überbrückung
des zu
messenden Widerstandes. Die Anordnung wird gespeist aus einer
Spannungsquelle U von solcher Höhe, daß durch die Gesamtspannung U der volle Zeigerausschlag
bewirkt wird. Das Meßsystem des Zeigergerätes I ist durch einen Umschalter 2 derart
umschaltbar, daß wahlweise die Spannung am Widerstand x gemessen oder die Ergänzungsspannung
am Widerstand R gemessen wird. Ist x größer als R, dann wird die Spannung am Widerstands
gemessen, im anderen Falle dieErgänzungsspannung am Widerstand R. Auch in diesem
zweiten Falle kann mit Hilfe der neuen Skalenanordnung unmittelbar der Wert des
Widerstandes x durch den Zeiger angezeigt werden.
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Die Skalenanordnung geht beispielsweise aus Fig. 2 hervor. In dieser
Figur ist der Meßgerätezeiger mit 3 bezeichnet. Die Skala besteht aus zwei Ästen,
einem inneren Ast 4 und einem äußeren Ast 5. Der innere Ast beginnt an der Stelle
des großen Zeigerausschlages. Ihm entspricht ein Widerstand x von der Größe Null.
Er wird verwendet bei der Schaltung, in welcher das Anzeigegerät der Fig. 1 den
Ergänzungswert, d. h. den Spannungsteil am Widerstand R, mißt. Ist nämlich der Widerstand
x gleich Null, dann liegt am Widerstand R die Gesamtspannung U, so daß der Zeiger
3 voll ausschlägt, wenn das Meßsystem die Spannung am Widerstand R mißt. Auf dem
unteren Skalenast 4 wird der Widerstandswert Null angezeigt.
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Wenn der Widerstand x dieselbe Größe hat wie der Widerstand R, der
beispielsweise -100 Ohm betragen möge, dann steht der Zeiger 3 über der Marke I00
Ohm der unteren Skala. Wird jetzt das NIeßgerät vom fiWiderstand R umgeschaltet
auf den Widerstand v, so bleibt der Zeigerausschlag derselbe. Daher ist an dieser
Stelle auf beiden Ästen der Skala der gleiche Betrag abzulesen. Wenn aber der Widerstandx
größer ist als der VergleichswiderstandR, kehrt der Zeiger bei der Umschaltung von
R auf x seine Bewegungsrichtung um, um schließlich von x im Vergleich zu R bei sehr
großen Werten den Endausschlag wieder zu erreichen. Die l mlenkstelle kann, aber
braucht nicht an der Stelle des Zeigerausschlages zu liegen, an welcher der zu messende
Widerstand dieselbe Größe hat wie der Vergleichswiderstand, vielmehr empfiehlt sich,
um eine Überlappung der beiden Skalenäste zu haben, den Wendepunkt an eine Stelle
zu legen, an welcher der Zeiger steht, wenn der zu messende Widerstand größer ist
als der bekannte Widerstand. An derjenigen Zeigerstellung jedoch, die zu einem Meßwiderstand
von gleicher Größe wie der konstante Widerstand gehört, ist auf beiden Skalenästen
der gleiche Widerstandswert ablesbar. Durch eine die beiden Skalenäste sinnfällig
miteinander verbindende Überleitungslinie 6 kann man die Ablesung der Skalen erleichtern,
weil diese Linie für das Auge den Übergang zum anderen Skalenast herstellt.
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In Fig. 3 ist der Verlauf der Skala bei einem Meßgerät mit mehreren
Meßbereichen gezeigt. Es ergibt sich eine zusammenhängende Gruppe von doppelastigen
Skalen, jeweils eine für jeden Meßbereich.
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Bei dem Gerät kann mit dem in Fig. I ange deuteten Umschalter 2 auch
eine Anzeigevorrichtung gekuppelt sein, die etwa durch Beleuchtung oder durch ein
Schauzeichen auf denjenigen Skalenast hinweist, an dem die Ablesung vorzunehmen
ist.
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Eine etwas abweichende Ausführungsform einer Skala mit einem Umlenkpunkt
zeigt Fig. 4. Die Skala besteht dabei aus einem breiten Band 7. Das Band ist durch
eine Linie 8 derart geteilt, daß ein innerer Bandteilkeilförmig nach links bis zur
halben Bandbreite sich verbreitert und daß anschließend der äußere Bandteil sich
nach der anderen Seite hin bis auf die volle Bandbreite ausdehnt. Die Bandbreite
ist dann ein sinnfälliger Ausdruck für den angezeigten Meßbetrag, wobei wiederum
am linken Skalenende eine Umlenkstelle besteht, die praktisch zu einer Verdoppelung
der ausgenutzten Skalenlänge führt, ähnlich wie in Fig. 2.
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PATENTANSPPKÜCHE: I. Zeigermeßgerät, gekennzeichnet durch eine Umschalteinrichtung
zum Anschluß des Meßgerätes wahlweise an die zu messende Größe, z. B. an einen Widerstand,
eine Spannung oder eine Stromstärke, oder an ein bekanntes Ergänzungsstück dazu,
und durch eine Skala mit umkehrender Wertereihe zur unmittelbaren Anzeige des gesuchten
Meßwerts durch denselben Zeiger sowohl bei Anschluß des Meßgerätes an diesen Meßwert
als auch bei Anschluß an das Ergänzungsstück.