DE897288C

DE897288C - Electrical quotient measuring mechanism

Info

Publication number: DE897288C
Application number: DES7497D
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr-Ing Merz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-11-12
Filing date: 1941-11-12
Publication date: 1953-11-19

Description

Elektrisches Quotientenmeßwerk Es sind Quotientenmeßgeräte bekannt, deren Meßwerk zwei um einen kleinen Winkel 6 gekreuzte Drehspulen enthält, die so an eine Stromquelle angeschlossen sind, daß sie von je einem der beiden Ströme durchflossen werden, dessen Quotient angezeigt werden soll. Dabei bewegen sich die beiden gekreuzten Spulen in einem Magnetfeld, dessen Stärke sich etwa nach einer Sinusfunktion mit dem Drehwinkel ändert.Electrical quotient measuring device There are known quotient measuring devices whose measuring mechanism contains two rotating coils crossed at a small angle 6, the so are connected to a power source that one of the two currents flows through them whose quotient is to be displayed. The two crossed ones move Coils in a magnetic field, the strength of which is roughly based on a sine function the angle of rotation changes.

Die Fig. I und 2 zeigen eine bekannte Anordnung dieser Art in einem Schaltbild und einer entsprechenden schematischen Darstellung. An die mit + und - bezeichneten Klemmen einer Stromquelle ist einerseits die Reihenschaltung eines z. B. als Widerstandsthermometer dienenden temperaturempfindlichen Widerstandes R1 und der einen Drehspule al und andererseits die Reihenschaltung eines unverändeilichen Vergleichswiderstandes R2 und der anderen Drehspule a2 eines Kreuzspulmeßwerks angeschlossen, wobei die Wicklungsrichtungen der beiden Drehspulen a1 und a2 um einen kleinen Winkel 6 gegeneinander gekreuzt sind. Figs. I and 2 show a known arrangement of this type in one Circuit diagram and a corresponding schematic representation. To those with + and - designated terminals of a power source is on the one hand the series connection of a z. B. serving as a resistance thermometer temperature-sensitive resistor R1 and the one moving coil al and on the other hand the series connection of an immutable Comparison resistor R2 and the other moving coil a2 of a cross-coil measuring mechanism connected, the winding directions of the two rotating coils a1 and a2 at a small angle 6 are crossed against each other.

Wenn nun die beiden gekreuzten Drehspulen sich z. B. in einem nach Fig. 2 aufgebauten Magnetfeld bewegen, dessen Stärke in der Mittellage am größten ist und nach beiden Seiten etwa entsprechend dem Sinus des von der neutralen Zone als Nullage aus gerechneten Drehwinkels a abnimmt, so ist jedem Wert des Quotienteni2/il der beiden die Drehspule durchfließenden Ströme eine bestimmte Lage der Spulenanordnung zugeordnet, so daß die Stellung eines mit dieser verbundenen Zeigers dem Quotienten iji1 entspricht. Da dieser von der Größe des tempe- raturempfindlichen Widerstandes R1 abhängig ist, kann die betreffende Skala auch in Temperaturgraden geeicht werden. If now the two crossed rotating coils z. B. in one after Fig. 2 move the built-up magnetic field, the strength of which is greatest in the central position is and on both sides approximately corresponding to the sine of the neutral zone decreases as the zero position from the calculated angle of rotation a, each value of the quotient i2 / il of the two currents flowing through the moving coil a certain position of the coil arrangement assigned, so that the position of a pointer connected to this corresponds to the quotient iji1 corresponds to. As this depends on the size of the tem- temperature sensitive Resistance R1 is dependent, the relevant scale can also be in temperature degrees to be calibrated.

Dabei ist die Meßempfindlichkeit um so größer, je kleiner der Kreuzungswinkel 6 gewählt ist. Um z. B. bei einer Temperaturmessung einen Meßbereichumfang von 30" zu erreichen, muß man bei Verwendung von Platinthermometern den Kreuzungswinkel 6 bis auf drei Winkelgrade herabsetzen. So kleine Kreuzungswinkel lassen sich aber nur schwer mit genügender Genauigkeit herstellen. Dabei ergeben sich vielmehr erfahrungsgemäß Abweichungen, die das zulässige Maß überschreiten. - Dieser Nachteil ist besonders deshalb praktisch von schwerwiegender Bedeutung, weil es bei der Fertigung erwünscht ist, möglichst sämtliche herzustellenden Kreuzspulmeßwerke mit dem gleichen Kreuzungswinkel auszuführen und dieser sich dann nach dem empfindlichen Meßgerät richten muß. Bei gegebener Feldstärke bestimmt dieser Kreuzungswinkel zugleich die Größe des Einstellmoments des Meßwerks. Hierfür ist also das Meßwerk maßgebend, das die größte geforderte Empfindlichkeit aufweist, so daß auch weniger empfindliche Meßgeräte mit einem verhältnismäßig schwachen Einstellmoment ausgeführt werden müssen. The measurement sensitivity is greater, the smaller the crossing angle 6 is selected. To z. B. for a temperature measurement a measuring range of 30 " to achieve, you have to use the angle of intersection when using platinum thermometers 6 down to three degrees. However, such small crossing angles can be difficult to produce with sufficient accuracy. Rather, experience shows that Deviations that exceed the permissible level. - This disadvantage is special therefore of great importance in practice, because it is desirable during manufacture is, if possible, all cross-coil measuring mechanisms to be produced with the same crossing angle and this must then be based on the sensitive measuring device. at Given the field strength, this crossing angle also determines the size of the setting torque of the measuring mechanism. For this, the measuring mechanism is decisive, which is the largest required Has sensitivity, so that even less sensitive measuring devices with a relatively weak adjustment torque must be carried out.

Alle diese Schwierigkeiten können bei einem Quotientenmeßwerk mit zwei von einer Stromquelle gespeisten, von je einem der beiden Ströme, deren Quotient angezeigt werden soll, durchflossenen Drehspulen, die sich in einem Magnetfeld bewegen, dessen Stärke sich etwa nach einer Sinusfunktion ändert, und deren Wicklungsrichfungen um einen Winkel 6 gekreuzt sind, gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden, daß zu den beiden um den Winkel 6' gekreuzten Drehspulen außerdem noch je eine zusätzliche Drehspule geschaltet ist, deren Wicklungsrichtung innerhalb des Kreuzungswinkels 6' liegt und die in Reihen- oder Parallelschaltung mit den gekreuzten Drehspulen an die Stromquelle angeschlossen sind. All these difficulties can with a quotient measuring mechanism two fed by a current source, each from one of the two currents, their quotient should be displayed, traversed moving coils that move in a magnetic field, whose strength changes according to a sine function, for example, and its winding directions are crossed by an angle 6, can be avoided according to the invention in that In addition to the two rotating coils crossed at an angle of 6 ', one additional each Moving coil is connected, the winding direction of which is within the crossing angle 6 'and in series or parallel connection with the crossed rotating coils connected to the power source.

Durch diese Ausbildung des Quotientenmeßwerks ist es möglich, bei einer geeigneten Aufteilung der Wicklung auf die Haupt- und Zusatzspulen ein beliebig kleines Quotientenverhältnis für Vollausschlag zu erreichen.Through this design of the quotient measuring mechanism, it is possible at a suitable division of the winding between the main and auxiliary coils to achieve a small quotient ratio for full scale.

Es ist ein Quotientenmeßgerät bekannt, bei dem in einem inhomogenen Magnetfeld zwischen zwei gekreuzten Drehspulen eine einzige Zusatzspule angeordnet ist. Dabei liegen die beiden gekreuzten Spulen in zwei benachbarten Brückenzweigen einer an eine Gleichstromquelle angeschlossenen Brückenschaltung, während die Zusatzspule in den Diagonalzweig eingeschaltet ist. Dadurch soll bei geeigneter Wicklungsrichtung der Spule eine Erhöhung der Meßempfindlichkeit erreicht werden. A quotient measuring device is known in which in an inhomogeneous Magnetic field arranged a single additional coil between two crossed rotating coils is. The two crossed coils are located in two adjacent branches of the bridge a bridge circuit connected to a direct current source, while the auxiliary coil is switched on in the diagonal branch. As a result, with a suitable winding direction the coil an increase in the measurement sensitivity can be achieved.

Es ist nun aber bekannt, daß bei einem nach Fig. I geschalteten Quotientenmeßwerk, wenn man die beiden mit je einem der Widerstände R1 und R2 verbundenen Enden der gekreuzten Spulen al und a2 leitend miteinander verbindet, der Betrag des Quotientenverhältnisses vergrößert wird, wobei eine Brückenschaltung mit einem in der Diagonale liegenden Leiter entsteht. Daraus folgt, daß auch bei dem bekannten Quotientenmeßgerät mit einer in der Diagonale liegenden Zusatzspule das Quotientenverhältnis in um so höherem Maße vergrößert wird, je geringer der Widerstand der Zusatzspule ist. Dadurch wird aber die an sich vorhandene Verringerung des Quotientenverhältnisses mehr oder weniger wieder ausgeglichen, und eine tatsächliche Erhöhung der Quotientenempfindlichkeit würde nur bei einer Zusatzspule mit sehr hohem Widerstand möglich sein. It is now known, however, that with a quotient measuring mechanism connected according to FIG. if you connect the two ends of the crossed coils a1 and a2 conductively connects to one another, the amount of the quotient ratio is enlarged, with a bridge circuit with one lying in the diagonal Ladder emerges. It follows from this that also in the case of the known quotient measuring device an additional coil lying in the diagonal, the higher the quotient ratio Dimensions is increased, the lower the resistance of the additional coil. This will but the reduction in the quotient ratio, which is inherent in itself, is more or less balanced again, and an actual increase in quotient sensitivity would only be possible with an additional coil with a very high resistance.

Die Fig. 3 und 4 zeigen als Ausführungsbeispiel ein Quotientenmeßwerk gemäß der Erfindung in einem Schaltbild und der zugehörigen schematischen Darstellung. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von der bekannten nach Fig. 1 dadurch, daß mit dem veränderlichen Widerstand R1 und der Drehspule al' eine zusätzliche Drehspule z1 und mit dem Vergleichswiderstand R2 und der Drehspule a2, eine zusätzliche Drehspule Z2 in Reihe geschaltet ist. 3 and 4 show a quotient measuring mechanism as an exemplary embodiment according to the invention in a circuit diagram and the associated schematic representation. The circuit shown in Fig. 3 differs from the known one according to Fig. 1 in that with the variable resistor R1 and the moving coil al 'an additional Moving coil z1 and with the comparison resistor R2 and the moving coil a2, an additional one Moving coil Z2 is connected in series.

Dabei ist bei den beiden zusätzlichen Drehspulen z1 und Z2 die Wicklungsrichtung parallel und liegt innerhalb des Kreuzungswinkels 6' der Drehspulen a1, und a2', wie es in Fig. 4 dargestellt ist.The winding direction of the two additional rotating coils is z1 and Z2 parallel and lies within the intersection angle 6 'of the moving coils a1, and a2', as shown in FIG.

Dadurch, daß die Wicklung in je eine Haupt- und Zusatzspule al' und z1 bzw. a2, und s2 aufgeteilt ist, wobei nur die Wicklungsrichtungen der Spulen al und a2 gegeneinander gekreuzt sind, wird die gleiche Wirkung erreicht, als ob zwei ungeteilte Drehspulen nach Fig. I vorhanden wären, die gegeneinander um einen Winkel 6 gekreuzt sind, der kleiner ist als der Kreuzungswinkel 6' der Spulen a1, und a2,. Dabei wird der wirksame Kreuzungswinkel 6 und damit das Quotientenverhältnis bei gegebenem tatsächlichem Kreuzungswinkel 6' um so kleiner, je größer das Verhältnis der Windungszahlen der zusätzlichen Spulen z,, Z2 zu denen der gekreuzten Spulen al', a2 gewählt wird. The fact that the winding in each a main and auxiliary coil al 'and z1 or a2, and s2 is divided, with only the winding directions of the coils al and a2 are crossed against each other, the same effect is achieved as if two undivided rotating coils according to FIG Angle 6 are crossed, which is smaller than the crossing angle 6 'of the coils a1, and a2 ,. The effective crossing angle is 6 and thus the quotient ratio for a given actual crossing angle 6 ', the smaller the larger the ratio the number of turns of the additional coils z ,, Z2 to those of the crossed coils al ', a2 is chosen.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausbildung der Wicklung sind die beiden parallel gewickelten Spulen z1 und z2 nebeneinander angeordnet und in der bei Drehspulmeßgeräten üblichen Weise zu einer Gesamtspule von der Breite b vereinigt. Darüber gewickelt ist nun zunächst die Spule a1, und sodann die Spule a2,, wobei unter Benutzung geeigneter Wickellehren die Wicklungsrichtungen der Spulen' und a2, um i 6'12 gegenüber der zum Durchmesser parallelen Wicklungsrichtung der Spulen zl und Z2 geneigt sind. In the embodiment of the winding shown in Fig. 4 are two parallel wound coils z1 and z2 arranged side by side and in the in the usual way in moving coil measuring devices combined to form a total coil of width b. The coil a1 is now wound over it, and then the coil a2 ,, where Using suitable winding gauges, the winding directions of the coils' and a2, by i 6'12 in relation to the winding direction of the coils parallel to the diameter zl and z2 are inclined.

Um die Genauigkeit der Einhaltung des geforderten Quotientenverhältnisses möglichst zu erhöhen, ist es zweckmäßig, die Breite b' der beiden gekreuzten Spulen möglichst klein zu wählen und diese so zu wickeln, daß ihre zur Drehachse parallelen Seiten ganz am Rande der aus den Spulen z1 und z2 bestehenden Drehspule liegen, weil man auf diese Weise einen möglichst großen Kreuzungswinkel 6' erhält.About the accuracy of compliance with the required quotient ratio to increase as much as possible, it is useful to increase the width b 'of the two crossed coils to choose as small as possible and to wind them so that their parallel to the axis of rotation Pages are right at the edge of the moving coil consisting of coils z1 and z2, because in this way the largest possible crossing angle 6 'is obtained.

Wenn jedoch Wert darauf gelegt wird, daß der durch die Gesamtbreite b der Drehspule z1 + z2 gegebene Wicklungsraum voll ausgenutzt wird, ist es zu empfehlen, die zur Drehachse parallelen Spulenseiten der gekreuzten Spulen a1,, a2, so anzuordnen, daß sie nebeneinander die Gesamtbreite b der Drehspule z1 + Z2 ausfüllen. However, if care is taken to ensure that the overall width If the winding space given in the moving coil z1 + z2 is fully used, it is recommended to to arrange the coil sides of the crossed coils a1 ,, a2 parallel to the axis of rotation, that they fill the total width b of the moving coil z1 + Z2 next to each other.

Eine solche Ausführung ist in Fig. 5 dargestellt. Such an embodiment is shown in FIG.

Dabei ist die zusätzliche Spule z1 + z2 in der bei Doppeldrehspulmeßgeräten üblichen Weise mit einer Breite b parallel zum Durchmesser d gewickelt. Auf diese Drehspule sind nun, um den Wickelraum voll auszunutzen, die Spulen a1, und a2' so aufgewickelt, daß ihre Breite gleich b2 ist. Dann ergibt sich ein Kreuzungswinkel 6", dessen Größe durch folgende Formel gegeben ist: #" Ib sin 6" = ib .2 2d Fig. 6 zeigt eine Schaltung, die sich von der in Fig. 3 dargestellten dadurch unterscheidet, daß die parallelen Spulen zl und z2 in Parallelschaltung zu den gekreuzten Spulen a1, bzw. a2' angeordnet sind. Im übrigen ist die Wirkung die gleiche wie bei der Schaltung nach Fig. 3.The additional coil z1 + z2 is in the double moving coil measuring devices usually wound with a width b parallel to the diameter d. on these Moving coils are now, in order to fully utilize the winding space, the coils a1 and a2 'like this wound so that its width is equal to b2. Then there is a crossing angle 6 ", the size of which is given by the following formula: #" Ib sin 6 "= ib .2 2d Fig. 6 shows a circuit which differs from that shown in FIG. 3 in that that the parallel coils zl and z2 in parallel with the crossed coils a1 and a2 'are arranged. Otherwise the effect is the same as that of the Circuit according to FIG. 3.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Electrical quotient measuring mechanism with - two of a current source fed by one of the two currents, the quotient of which is displayed should be, traversed moving coils, which move in a magnetic field, whose Strength changes with the angle of rotation, for example according to a sine function, and its winding directions are crossed at an angle 6 ', characterized in that to the two around the Angle 6 'crossed moving coils (a1 ,, a2,) also have an additional moving coil each (zl. Z2) is connected, the winding direction of which is within the crossing angle 6 'and in series or parallel connection with the crossed rotating coils connected to the power source.

2. quotient measuring mechanism according to claim I, characterized in that the two additional moving coils (i z2) in the one usual for double moving coil measuring devices Way to form a common rotating coil (to + z2) and above the windings of the two rotating coils (a, ', a2,) crossed by the angle 6', below the relevant Angle inclined against the winding direction of the common moving coil on this are wound up.

3. quotient measuring mechanism according to claim 2, characterized in that the coil sides of the two crossed coils that are parallel to the axis of rotation (a, ', a2,) next to each other the total width (b) of the common moving coil (z1 + Z2) to complete.