DE905889C

DE905889C - Abtasteinrichtung fuer ausschlagsabhaengige Messgeraete

Info

Publication number: DE905889C
Application number: DEH1689D
Authority: DE
Inventors: Karl Klein
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1941-10-18
Filing date: 1941-10-18
Publication date: 1954-03-08

Description

Abtasteinrichtung für ausschlagsabhängige Meßgeräte Für genaue Messungen, Registrierung und Steuerung von technischen Größen und Zuständen, die als elektrische iS'pannungen dargestellt oder abgebildet werden können, gibt es zahlreiche Geräte, die auf dem Prinzip.derKompensationsmeßmethode aufgebaut sind. Die meßtechnischen Vorzüge solcher Anordnungen sind allgemein bekannt. In der erwähnten Kompensationsmeßmethode arbeitenderartige Einrichtungen im Prinzip folgendermaßen: Die zu umessenden elektrischen ;Spannungen, die z. B. von einem Tlhermoele-ment hervorgebracht werden, sind über ein Nullgalvanometer gegen eine Kompensationsspannung geschaltet, die als Spannungsabfall an einem veränderbaren Widerstand durch eine konstante Hilfsstromquelle hervorgebracht wird. Im allgemeinen stimmen die zu messende iSpannurng und die Kompensationsspannung nicht überein, der Zeiger des Nullgalvanometers macht einen Ausschlag. Dieser Ausschlag wird nach Größe und Richtung der Abweichung von einer mittleren Nullage mechanisch abgetastet. Das Abtastorgan selbst bewirkt dann seinerseits in Abhängigkeit von :Größe :und Richtung des Ausschlages des Nullgalvanometers die Verstellung eines Kontaktes @an :dem Kompensationswiderstand im Sinn :der Annäherung an den Zustand der Spannungskompensation:. LA,rbeitet die Abtasteinrichtun@g beispielsweise periodisch, so wird also der durch den Ausschlag Null des Nullgalvanometers gekennzeichnete Kompensationszustand in einem oder mehreren Schritten erreicht. Der mechanisch verstellte Kontakt an dem Kompensationswiderstand, beispielsweise ein Schlitten an einem Schleifdraht oder einer Wi,d@ersta-rndswendel, kann einen Zeiger oder eine Schreibfeder tragen, auch können durch -die Bewegung des verstellbaren Kontaktes nach der einen oder anderenRichtungRegelkontakte oder Gignalkontakte betätigt werden. Man erhält auf :diese Weise ein Meß-, Schreib- oder Regelgerät, bei dem die elektrische Spannung :durch Spannungskompensation gemessen wird.
Zur Erreichung der für die Abtastung und Steuerung nötigen Bewegungen und Vorgänge ist jedoch bei allen bekannten Konstruktionen eine große :Anzahl zum Teil sehr komplizierter Bauelemente nötig. Dadurch sind,diese Apparate sehr teuer in der Herstellung und haben viele Teile und Gelenke, die dem Verschleiß unterworfen sind. Der Aufbau und die Wirkungsweise sind recht unübersichtlich und: infolgedessen die Justierung und Wartung nur mit Spezialwerkzeugen möglich. Die nachstehend beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine aus zwei Abtastoräanen bestehende Einrichtung zur @btastung des Zeigers von Nullgalvanometern bei selbsttätigen Kompensatoren, bei der mit einer weit geringeren Zahl von Einzelteilen ein betriebssicherer, robuster und leicht übersichtlicher Aufbau erzielt wird. Sie besteht :darin, daß das eine Abtastorgan (Schrittbügel) für die Bestimmung der Ausschlagsgröße :dient, während das andere Abtastorgan (Richtungsbügel) :die Richtung des Ausschlüges feststellt und mittels eines mechanischen oder elektrischen Umschalters die Richtung der Verstellung am Kompensationswiderstand steuert. .Dabei wird die Verstellung des Regelorgans (Widerstand) in der einen Richtung durch eine Kurvenscheibe, in der anderen Richtung .durch Federn bewirkt, die durch :die Kurvenscheite gespannt werden. Es werden also alle zurBetätigung der Abtasteinrichtung und Verstelleinrichtung nötigen Kräfte :durch eine einzige Zuführung (Kurvenscheibe) übertragen.
Der Aufbau soll an Hand der Abbildungen näher beschrieben werden. Ab'b. 1 zeigt eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung. In Abb. i a ist dieAbtasteinrichtu:ng mit elektrischem Umschalter :dargestellt. Die einzelnen Arbeitsphasen sind: in Abb. 2 bis 9 :dargestellt.
In Abb. i dreht ein nicht .dargestellter Antrieb die Welle i mit der Kurvenscheibe :2 .in. Pfeilrichtung. Die beiden Bügel 4 und 5 sitzen lose auf der Achse 6 und werden von den Federn 3 mit ihren Laufrollen 7 und 8 gegen die Kurvenscheibe 2 gezogen. Der Richtungsbügel 4 und der gestufte Schrittbügel 5 machen also, von:der Kurvenscheibe z gesteuert, periodische Aufundabbewegungen. Sie tasten dabei die :Stellung des Zeigers 9 des Meßwerkes 1o ab. Eine Schiene i i bildet dabei -das Widerlager. Auf der Schiene 1i ist die Mittelcbeli4ng :des Zeigers 9 durch eine o markiert. :Sowohl der Richtun!gsbügel4 als auch der Schrittbügel 5 sind stufenartig abgesetzt; infolgedessen wird der Hub der Abtastbewegung je nach :der Stellung des Zeigers entsprechend begrenzt. Die Stufen 12 sind beim Schrittbügel, 5 von der Mitte aus nach beiden iSeiten (symmetrisch) abfallend. angeordnet. Beim Richtungsbügel 4 ist nur Beine Stufe genau in der Mitte abgesetzt. Die Größe des Hubs wird :durch die über den Drehpunkt der Bügel hxnaus verlängerten Hebel 13 und 14 auf die Steuerung übertragen..
Die :Steuerung besteht aus der Klinke 15, die drehbar auf der Achse 16 im Hebel 14 gelagert ist. ;Durch einen Führungsstift 17 wird die Klinke 15 in der Grundstellung im Schlitz 18 der Kulisse 19 so geführt, daß sie auf keiner Seite in das Zahnrad 2o eingreift. Das Zahnrad,2o sitzt fest auf der Achse 6, ;die zweckmäßig auch gleich die Achse eines Regelwiderstandes 27 ist. Im Arm 21 der Klinke 15 sitzt ein Stift 22, der in die Aussparung 24 :.des auf der Achse r6 :drehbar :gelagerten Hebels 23 hineinragt. Die Abmessungen :des Stiftes 22 und ,der Aussparung @24 sind so gewählt, daß der Hebel 23, von der Feder 29 gezogen, in seine rechte oder linke Endlage schnappt, wenn man ihn über seinen Totpunkt nach links oder rechts bewegt. Er hat dann das ;Bestreben, auch :die Klinke 15 in :der eingeschlagenen, Richtung mitzunehmen. Diese kann jedoch zunächst nicht aus ihrer durch die Kulisse i9 bestimmten Lage folgen. Der Hebel 23 besitzt noch einen Arm 25, an dem bei jeder Umdrehung der Kurvenscheibe 2 ein Stift 26 voribevdreht und ihn, in die gezeichnete Lage kippt.
Dieser mechanische Schalter kann auch durch einen elektrischen iSchalter ersetzt werden, wie :dies in Abb. i a gezeichnet ist. Bei dieser Ausführung sitzt auf dem Richtungshebel 4 eine Hg-Umschaltröhre 30, die @in ihrer Ruhelage den Stromkreis I schließt. Infolgedessen zieht der Elektromagnet 31 die Klinke 15 an. Beim A.!btasten des Meßwerkzeigers 9 wird die Röhre 30 gekippt. Der Kippweg ist so bemessen, daß eine Umschaltung aber noch nicht erfolgt, wenn der Richtungshebel 4 den Meßwerkzeiger 9 m-it seiner links von der Nullmarke liegenden Kante erfaßt. Nur wenn der Meßwerkzeiger mit der rechts von,der Nullmarke liegenden niedrigen Kante abgetastet wird, ist der Hub des sSchritthebels 4 groß genug, die Hg-Röhre umzuschaIten und damit Aden Magnet 32 ein- und :den Magnet 31 abzuschalten.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist in den Ab'b. 2 bi,s 9 schematisch :dargestellt. Abb. 2 bis 5 zeigen :die Vorgänge, wenn der Meßwerkzeiger 9 in der mit o bezeichneten Mittelstellung steht (Abb. 4) .bzw. wenn er nach der Minusseite ab=-weicht. Abb. 6 bis 9 zeigen die Einrichtung bei Abweichungen des Meßwertes nach der Plusseite des Soll-,venteg, In Abb.2 ist die Grundstellung der Abtast= einrichtung :dargestellt. Die Kurvenscheibe 2 hält ,die beiden Bügel4 und 5 über :die beiden Anlaufrollen, 7 ,und 8 in ihrer höchsten Stellung; der Meßwerkzeiageer 9 ist infolgedessen freigegeben. Die Klinke 15 ist mit ihrem Führungsstift 17 im iSchlitz 18 der Kulisse i9 geführt un,d mit dem Zahnrad 20 nicht im Eingriff, Nach. rNbb. 3 fallt beider Drehung der Kurvenscheibe 2 in Pfellrichtung zun4ehst der Rirhtungs® bügel 4 mit seiner Rolle 8 unter der Einwirkung der Feder 3 in die Ausnehmung der Kurve ein; er dreht sich dabei um die Achse 6 und erfaßt mit seinem links von der Marke o liegenden hohen Teil den Zeiger 9 und drückt ihn gegen das Widerlager i i. Damit ist der Hub ödes Richtungsbügels 4 begrenzt. In dieser Stellung erreicht der Hebel 13 nicht den :Anschlagstift 28 des Hebels 23.
In Abb. 4 ist nach Weiterdrehen der Kurvenscheibe 2 auch der Schrittbügel- 5 in ;die A,usnehmung der Kurvenscheibe eingefallen. Auch sein Hub wird durch den Zeiger begrenzt. Infolge der nach beiden Seiten treppenförmig gestuften Abtastkante ist er um so größer, je weiter der Meßwerkzeiger von der Mittelstellung abweicht. Da im angenommenen Fall der Zeiger inder Mittelstellung erfaßt wurde, beschreibt der Schrittbügel 5 hier seinen kleinstmöglichen Weg, er macht seinen kleinsten Schritt. Die an seinem Hebel 14 sitzende Doppelklinke 15 verläßt bei diesem kleinen Hub noch nicht die Kulissenführung, die Klinke kann also noch nicht mit dem Zahnrad 20 in Eingriff kommen.; es .unterbleibt daher auch eine Verstellung des Zahnrades 2o und des Widerstandes 27 über die ,Achse 6 (Abb. i). Die volle Umdrehung der Kurvenscheibe 2 führt dann beide Bügel in die Grundstellung zurück. Dagegen ;ist in Abb. 5 angenommen, daß der Meßwerkzeiger so weit von Null nach links abweicht, daß ihn der :Schritt-bügel 5 mit seiner niedrigsten Stufe erfaßt. In diesem Fall legt der Schrittbügel 5 seinen größtmö,gl'ichen Weg zurück, er macht seinen größten Schritt. Sofort, nachdem der unter vAb'b. 4 beschriebene kleinste Hub durchlaufen .ist, fällt die Doppelklinke unter der Einwirkung der Zugfeder 29 mit ihrem oberen Zahn auf das Zahnrad 2o und rutscht leer darüber hinweg. Beim Zurückführen des Bügels greift @die Klinke jedoch in das Zahnrad ein und verstellt über die Achse 6 den Widerstand 27 um einen :ganz bestimmten Betrag nach rechts. Kurz vor Erreichung,der Grundstellung wird die Klinke 15 durch die Kulissenführung i9 wieder aus dem Eingriff gehoben (Abb. 6).
Bei Abweichungen des Meßwerkzeigers rechts von der Nullmarke erfaßt der Richtungsbügel 4 denselben mit seinem eine Stufe niedrigeren Teil. Seine Hubbewegung wirddadurch um einen Betrag größer, der nach Abb. 7 ,gerade ausreicht, durch sein Auftreffen auf den (Stift 28 des Hebels 23 letzterem nach unten umzulegen. Nach Zurücklegung des kleinstmöglichen Hubweges des Schrittbügels 5 gleitet die Doppelklinke aus ihrer Führung in der Kulisse und wird diesmal aber von der Feder 29 mit ihrem unteren, Zahn auf das Zahnrad 2o gezogen und greift ein. Hierdurch wird das Zahnrad 2o um einen dem Hubweg des Bügels 5 entsprechenden Betrag nach links gedreht.
Die Rückführung der Bügel erfolgt dann wieder durch die Kurvenscheibe 2. Dabei wird in diesem Fall-dieDoppelklinke leer über d @as Zahnrad zurückrutschen und auch wieder kurz vor Erreichen der Grundstellung durch die Kulissenführung i9 aus dem Elingriff gehaben.
Für den Fall, daß bei der nächsten Abtastung eine Verstellung des Zahnradas 2o und damit des Widerstandes 27 mach der anderen Richtung erforderlich wäre, muß nun noch der Hebel 23 in seine in Abb. 2 und 6 gezeigte Grundstellung gebracht werden. Dies erfolgt nach jeder Abtastperioäe dadurch, daß der an der Kurvenscheibe :2 befestigte Stift 26 den Hebe-1 23 an seinem Arm 25 erfaßt und nach oben umlegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: t. Aus zwei Abtastorganen bestehende Einrichtung zur Abtastung des Zeigers von Nullgalvarnometern bei,selbsttätigen Kompensatoren, dadurch gekennzeichnet, @daß das eine Abtastorgan zur Bestimmung der Ausschlagsgröße dient (Schrittbügel 5), während das andere Abtästorgan die Richtung des Ausschlages feststellt 4) und mittels eines mechanischen oder elektrischen Umschalters die Richtung der Verstellung am Kompensationswiderstand steuert.
2. Vorrichtung nach ;Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Umschalter an dem die Schrittgröße bestimmenden Organ befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch i :und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische oder elektrische (Um-) Schalter durch das richtungsbestimmende Organ in eine Vorbereitungsstellung gebracht wird, in -der schon die Richtung der etwa nötigen Verstellung festgelegt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, da-,durch gekennzeichnet, daß die Kupplung des die iSchrittgröße bestimmenden Organs mixt dem zu verstellenden Organ durch eine Doppelklinke erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß,durch eine zwangsweise Führung (i9) der -'Eingriff der Doppelklinke (15) in das zu verstellende Organ (2o und 27) für bestimmte Schrittgrößen verhindert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, -daß alle für die verschiedenen Funktionen notwendigen Kräfte durch nur eine Kurvenscheibe zugeführt werden. Angezogene Druckschriften: (Deutsche Patentschriften Nr. 334 6o2, 411 087, 561438, 584122, 617518, 627611, 61752-5, 640 702, 702 275; Werbeschrift der Firma Kieb:ach u. Peter, Berlin-Biritz, KP 707o/839.