DE958756C

DE958756C - Measuring mechanism for controller

Info

Publication number: DE958756C
Application number: DEG8185A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Burkhard; Dipl-Ing Helmut Dreyer
Original assignee: P Gossen and Co GmbH
Current assignee: P Gossen and Co GmbH
Priority date: 1952-02-17
Filing date: 1952-02-17
Publication date: 1957-02-21

Description

Meßwerke, die für Steuer- und Regelaufgaben bei Erreichung eines Sollwertes mit genügender Genauigkeit Kontakte betätigen sollen, funktionieren nur dann zuverlässig, wenn die dem Sollwert entsprechende Meßkraft um ein Vielfaches größer ist als die für sicheres Schalten erforderliche Kontaktkraft. Eine nur geringe Meß energie kann daher nicht direkt zur Betätigung von Kontakten benutzt werden. In diesem Fall muß man vielmehr zwischen Meßwerk und Kontaktanordnungen Verstärkungseinrichtungen schalten. Measuring units that are used for control and regulation tasks when a setpoint is reached with sufficient Accuracy Contacts are supposed to operate reliably only if they meet the target value corresponding measuring force is many times greater than the contact force required for reliable switching. Only a small amount of measurement energy can therefore not be used directly to operate contacts will. In this case, amplification devices have to be switched between the measuring mechanism and the contact arrangements.

Eine bekannte derartige Verstärkungseinrichtung besteht nun darin, daß man am Meßwerk einen weichmagnetischen Anker anbringt, der unter dem Einfluß eines permanentmagnetischen Feldes steht. Die auftretende magnetische Anziehungskraft bewirkt bei dieser Anordnung, daß die Summe aus ihr und der der Meßkraft entgegenwirkende Vergleichskraft (Gegenkraft) wegabhängig ihre Steigung umkehrt (A in Abb. 4), so d^ß ein Kippvorgang entsteht. Dieser bewirkt eine erhebliche Verstärkung der Kontaktkraft, so daß man derartige Anordnungen als magnetische Kontaktkraftverstärker bezeichnet.A known amplification device of this type consists in attaching a soft magnetic armature to the measuring mechanism, which armature is under the influence of a permanent magnetic field. With this arrangement, the magnetic attraction force that occurs causes the sum of it and the comparative force counteracting the measuring force (counterforce) to reverse its gradient as a function of the path (A in Fig. 4), so that a tilting process occurs. This causes a considerable increase in the contact force, so that such arrangements are referred to as magnetic contact force amplifiers.

Anordnungen dieser Art müssen, wenn sie für Meßzwecke Verwendung finden sollen, die Bedingung erfüllen, daß die der Meßkraft entgegenwirkende Gegenkraft konstant ist. Das bedeutet, daß ein magnetischer Anteil dieser Gegenkraft ebenfalls konstant sein muß. Diese Konstanz ist in ausreichendem Maße und mit technisch brauchbarem Aufwand bisher nur durch Verwendung vonArrangements of this kind must, if they are to be used for measuring purposes, the condition meet that the counterforce counteracting the measuring force is constant. That means, that a magnetic component of this counterforce must also be constant. This constancy is in sufficient measure and with technically usable effort so far only by using

Permanentmagneten erreicht worden. Der Kippcharakter der magnetischen. Kontaktkraftverstärkuing bedingt, daß ein einmal geschlossener Kontakt bei Rückgang der Meßgröße sich nicht durch letztere auch öfl'nen läßt. Bei den bisher bekannten Anordnungen war man daher — sofern. Permanentmagnete verwendet wurden — gezwungen, die Rückbetätigung mit mechanischen Mitteln zu bewirken, die entweder Handbedienung oder einen ίο beträchtlichen mechanischen Aufwand für ein selbsttätiges Arbeiten erfordern. Die Verwendung von Elektromagneten hätte demgegenüber den prinzipiellen Vorteil, daß die Rückbetätigung der Kontakte durch einfache Entregung der Elektromagnete vorgenommen werden könnte. Ihr praktischer Einsatz für Meßzwecke scheiterte bislang nur an der mangelnden Konstanz der elektromagnetischen Felder.Permanent magnets have been achieved. The tipping character the magnetic. Contact force amplification requires that a contact is closed once in the event of a decrease in the measured variable, it cannot be opened by the latter. With the previously known Orders were therefore - provided. Permanent magnets were used - forced that To effect reverse actuation with mechanical means, either manual operation or a ίο require considerable mechanical effort for independent work. The usage By contrast, electromagnets would have the fundamental advantage that the actuation of the contacts could be done by simply de-energizing the electromagnets. Your practical use for measurement purposes has so far only failed due to the lack of constancy of the electromagnetic Fields.

Die im folgenden beschriebene Erfindung zeigt nun einen Weg, der es gestattet, auch bei schwankender Erregung derartiger Elektromagnete die für .Meßzwecke erforderliche Genauigkeit zu erreichen. Zur Erläuterung und Abgrenzung des Fortschritts gegenüber dem Stand der Technik ist as es aber erforderlich, vorab die physikalischen Bedingungen bei, kontaktgebenden Meßwerken näher zu beschreiben. Hierzu dienen die Abb. 1 bis 4. In diesen Abbildungen .sind als Meß werke elektrische • Drehspulmeßwerke dargestellt, bei denen der Meßweg ein Kreisbogen ist. In den Diagrammen sind deshalb die Wege als Winkel und die Kräfte als Momente angegeben.The invention described below now shows a way that allows it, even with fluctuating Excitation of such electromagnets to achieve the accuracy required for .Meßzwecke. To explain and delimit the progress compared to the prior art is As it is necessary, however, the physical conditions beforehand to describe contact-making measuring units in more detail. Figs. 1 to 4 are used for this purpose. In These figures .are shown as measuring units electrical • moving-coil measuring units, in which the measuring path is an arc. In the diagrams, the paths are therefore as angles and the forces as Specified moments.

Ein schaltendes Meßwerk, wie beispielsweise inA switching measuring mechanism, such as in

Abb. ι dargestellt, trägt an seinem beweglichen Organ 1 einen zeigerartigen Hebelarm 2 mit einem Kontaktstück 3'. Dieses bewegliche Kontaktstück 3' soll nach Zurücklegen des Winkels Ct₁ das Gegenkontaktstück 3 berühren und dadurch beispielsweise den Stromkreis für die angedeutete Signallampe schließen.Fig. Ι shown, carries on its movable member 1 a pointer-like lever arm 2 with a contact piece 3 '. This movable contact piece 3 'should touch the mating contact piece 3 after covering the angle Ct ₁ and thereby close the circuit for the indicated signal lamp, for example.

In Abb. 2 ist das Weg-Drehmomenten-Diagramm für diese Anordnung gezeichnet. Mit M_F ist das Moment der in Abb. 1 angedeuteten Meßgegenfeder in Abhängigkeit vom Winkel eingetragen. Bei Berührung der beiden Kontaktstücke wird zusätzlich zu diesem Moment ein praktisch senkrecht ansteigendes Kontaktgegenmoment wirksam, so daß das der Meßgröße entgegenwirkende Gesamtmoment den stark ausgezogen gezeichneten Verlauf aufweist. Die Meßgröße selbst ist bei dem gewählten Beispiel eine elektrische Größe, die bei homogenem Feld des Meßwerkmagnets ein horizontal verlaufendes Drehmoment M_E hervorruft. Das Meß werk stellt sich nun auf denjenigen Winkel α ein, bei dem das Gegenmoment M_F und dieses Drehmoment M_E gleich sind. Zeichnet man den negativen Wert des Drehmomentes M_E ein, dann muß der Einstellwinkel α bei dem Schnittpunkt von — M_E mit M_P liegen. Steigert man den Wert von Mg bis zum Wert Mg₁, dann liegt der Schnittpunkt beim Winkel a_v Hier berühren sich die Kontaktstücke, ohne daß eine- Kontaktkraft vorhanden ist. Die gewollte Kontaktgabe ist also absolut unsicher. Erst wenn das Moment Mg auf den Wert M_E^ angestiegen ist, entsteht am Kontakt — wie im Diagramm eingezeichnet — ein Kontaktmoment Mfr Muß dieses, um eine sichere Kontaktgabe zu bewerkstelligen, so groß sein wie dargestellt, dann kann man nicht mehr von einem messenden Relais sprechen, weil ja nun das Moment Mg₂ erheblich vom Ansprechwert Mg₁ abweicht. The path-torque diagram for this arrangement is drawn in Fig. 2. M _F is the moment of the counter spring indicated in Fig. 1 as a function of the angle. When the two contact pieces touch, in addition to this moment, a practically vertically increasing contact counter-moment is effective, so that the total moment counteracting the measured variable has the strongly drawn-out curve. In the example chosen, the measured variable itself is an electrical variable which, when the field of the measuring mechanism magnet is homogeneous, produces a horizontally running torque M _E. The measuring plant is now set to that angle α at which the counter-torque M _F and this torque M _{E are the} same. If the negative value of the torque M _{E is drawn in} , then the setting angle α must lie at the intersection of - M _E with M _P. If one increases the value of Mg up to the value Mg ₁ , then the point of intersection lies at the angle a _v. Here the contact pieces touch without a contact force being present. The intended contact is therefore absolutely uncertain. Only when the moment Mg has risen to the value M _E ^ does a contact moment Mfr arise at the contact - as shown in the diagram Relays speak because the torque Mg ₂ now deviates considerably from the response value Mg _1.

In Abb. 3 ist eine Anordnung mit permanentmagnetischer Kontaktkraftverstärkung dargestellt. Das Meßwerk der Abb. 1 trägt hier an einem Arm zusätzlich einen weichmagnetischen Anker 4, der von einem Permanentmagnet 5 angezogen wird. In Abb. 4 ist das Momentehdiagramm dieser Anordnung gezeichnet. Das vom Permanentmagnet erzeugte Moment M_M wirkt in entgegengesetzter Richtung wie das Moment der Meßfeder Mp. Das gesamte wirksame Gegenmoment M₀ erhält man dadurch, daß man das »magnetische Moment« vom Federmoment abzieht. Es ist ersichtlich, daß das Gegenmoment jetzt bei dem Punkt A ein Maximum aufweist, seine Steigung sich also umkehrt. Solange das Moment M_E kleiner ist als die Ordinate von Mq bei A, stellt sich das Meßwerk stabil auf einen Winkel α ein, bei dem — Mg die Kurve M_G schneidet. Bei —Mg₁ hat aber das Moment Mg den »Kippunkt« erreicht. Der zugehörige Winkel ist a_v Die geringste Überschreitung dieses Momentes führt zum »Kippen« des beweglichen Organs: Das Kontaktstück 3' bewegt sich dann so weit, bis das Moment M_E wieder gleich dem Meßmoment M₀ ist. Dies ist der Fall, wenn sich beide Kontakte im Punkt K berühren. Der zugehörige Winkel ist a₃. Der Diagrammwert K ist dadurch bedingt, daß sich zum Moment M_a das Kontaktgegenmoment M_c addiert. Für letzteres ist hier, im Gegensatz zur Darstellung in Abb. 2, nicht eine Gerade angenommen, die auf der Abszisse senkrecht steht (starrer Kontakt), sondern eine Gerade, die mit der Abszissenachse einen kleineren Winkel als 90⁰ bildet (federnder Kontakt). Dieses Moment M_c beginnt bei a₂. Das bei der Meßgröße M_El wirksame Kontaktmoment ist in dem Diagramm unter der Bezeichnung Mf{ eingezeichnet. Dieses Moment ist erheblich größer als das Moment M^ nach Abb. 2. Die erreichte Kontaktkraftverstärkung kann nun i" dadurch definiert werden, daß man das Moment M% einer Anordnung nach Abb. 1 mit dem Moment M/ einer Anordnung nach Abb. 3 bei gleichem Meßwerk (gleiche Feldstärke im Luftspalt, gleiche Wicklung, gleiche Feder) vergleicht und dabei in Abb. 2 den Wert von M_K einzeichnet, der gerade noch innerhalb der geforderten Meßgenauigkeit liegt, ohne dabei eine sichere Kontaktbetätigung gewährleisten zu müssen.In Fig. 3 an arrangement with permanent magnetic contact force reinforcement is shown. The measuring mechanism in FIG. 1 also has a soft magnetic armature 4 on one arm, which is attracted by a permanent magnet 5. In Fig. 4 the moment diagram of this arrangement is drawn. The moment M _M generated by the permanent magnet acts in the opposite direction as the moment of the measuring spring Mp. The entire effective counter moment M ₀ is obtained by subtracting the "magnetic moment" from the spring moment. It can be seen that the counter-torque now has a maximum at point A , so its slope is reversed. As long as the moment M _{E is} smaller than the ordinate of Mq at A, the measuring mechanism adjusts itself stably to an angle α at which - Mg intersects the curve M _G. At - Mg ₁ , however, the moment Mg has reached the "tipping point". The associated angle is a _v. The slightest excess of this moment leads to the "tilting" of the movable organ: The contact piece 3 'then moves until the moment M _{E is} again equal to the measuring moment M ₀ . This is the case when both contacts touch at point K. The corresponding angle is a ₃ . The diagram value K is due to the fact that the contact counter- torque M _{c is} added to the moment M _a. For the latter, is here, in contrast to the illustration in Fig. 2, not a straight line assumed that the abscissa is vertical (rigid contact), but a straight line with the x-axis an angle of less than 90 ⁰ forms (resilient contact). This moment M _c begins at a ₂ . The contact torque effective for the measured variable M _El is shown in the diagram under the designation Mf { . This moment is considerably larger than the moment M ^ according to Fig. 2. The contact force gain achieved can now be defined by combining the moment M% of an arrangement according to Fig. 1 with the moment M / an arrangement according to Fig. 3 at the same measuring mechanism (same field strength in the air gap, same winding, same spring) and draws the value of M _K in Fig. 2, which is just within the required measuring accuracy, without having to guarantee reliable contact actuation.

Die "eben beschriebene elektromagnetische Kontaktkraftverstärkung mit Abschirmung erlaubt es, die Kontaktkraft nach dem oben angegebenen Maßstab auf das io*fache und mehr zu erhöhen.The "just described electromagnetic contact force reinforcement with shielding allows the contact force to be increased tenfold and more according to the standard given above.

Bei Anordnungen nach Abb. 3 ist das erreichbare Kontaktmoment offensichtlich abhängig vom zulässigen Drehwinkel des Ankers 4 und von derWith arrangements according to Fig. 3, the achievable contact torque is obviously dependent on the permissible angle of rotation of the armature 4 and of the

Feldstärke des Hilfsmagneten 5. Wird nur letztere gesteigert, so wandert der Kippunkt A im Diagramm· 4 weiter nach links und nach /unten, wobei bald eine Grenze erreicht wird. Wird der Ankerweg zwischen^ und K vergrößert, so kann man das magnetische Moment M_M steigern, ohne den Kippunkt zu verschieben, und damit auch das erzielbare Kontaktmoment M_K' erhöhen. Eine Grenze ist hier durch die konstruktiven Bedingungen des Meßiwerkes, vor altern durch den maximal möglichen Drehwinkel, gegeben. Durch diese Verhältnisse sind bei Anordnungen nach Abb. 3 der erreichbaren Verstärkung eindeutige Grenzen gesetzt. Field strength of the auxiliary magnet 5. If only the latter is increased, the tipping point A moves further to the left and down / down in diagram · 4, a limit being soon reached. If the armature travel is increased between ^ and K , the magnetic moment M _{M can be} increased without shifting the tipping point, and thus the achievable contact moment M _K 'can also be increased. A limit is given here by the structural conditions of the measuring mechanism, before aging by the maximum possible angle of rotation. Due to these conditions, there are clear limits to the gain that can be achieved in arrangements according to Fig. 3.

Würde man nun den permanenten Hilfsmagnet 5 in Abb. 3 durch einen Elektromagnet mit schwankender Erregung ersetzen, dann würde sich die Kurve M_M dies magnetischen Momentes in Abb. 4 auf und ab verschieben und der Ordinatenwert des Punktes A, der Ansprechwert also, inkonstant werden. Elektrohilfsmagnete mit schwankender Erregung kann man daher bei dieser Anordnung für Meßzwecke nicht verwenden. Eine Konstanthaltung der Erregung erfordert aber einen so erheblichen Aufwand, daß Meßwerke mit elektromagnetischer Kontaktkraftverstärkung praktisch keine Verwendung gefunden haben.If the permanent auxiliary magnet 5 in Fig. 3 were to be replaced by an electromagnet with fluctuating excitation, then the curve M _{M of} this magnetic moment in Fig. 4 would shift up and down and the ordinate value of point A, i.e. the response value, would become inconstant . Electro auxiliary magnets with fluctuating excitation can therefore not be used for measuring purposes in this arrangement. Keeping the excitation constant, however, requires such a considerable effort that measuring mechanisms with electromagnetic contact force amplification have found practically no use.

Der erfinderische Schritt bei der neuen Anordnung ist nun darin zu sehen, daß bei den Elektrohilfsmagneten durch an sich bekannte magnetische Abschirmungen im Bereich des Kippunktes des den Kontakt gebenden, beweglichen Meßwerkteils die Abschirmung des magnetischen Feldes und damit seiner auf den Meßwerkteil wirkenden Kraft mögliehst vollständig erfolgt.The inventive step in the new arrangement can now be seen in the fact that the auxiliary electrical magnets by known magnetic shields in the area of the tipping point of the Contact making, movable measuring mechanism part the shielding of the magnetic field and thus its force acting on the measuring mechanism part takes place as completely as possible.

Eine entsprechende Anordnung ist in Abb. 5, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher dargestellt. Das bewegliche Organ 1 des Drehspulmeßwerkes trägt wieder an einem zeigerartigen Arm 2 einen weichmagnetischen Anker 4. Der Anker 4 befindet sich aber im Gegensatz zur Ausführung gemäß Abb. 3 in einem magnetisch abgeschirmten Raum. Dieser entsteht durch eine dargestellte Abschirmung 6. Letztere besitzt »Fenster«, durch die der Anker bei seiner Drehbewegung hinaustreten kann. Außerhalb des abgeschirmten Raumes sitzen vor den. Fenstern- -Elektrohilfsmagnete 5, vor denen an federnden. Kontaktträgern 8 "und 8'' die Kontaktstücke 7 und 7' angebracht sind. Ein weiterer Hilfsmagnet kann sich selbstverständlich gegenüber dem zweiten Fenster der- Abschirmung befinden. Innerhalb des abgeschirmten Raumes ist das. Feld des Hilfsmagnets durch die Abschirmung 6 fast auf Null gebracht. Innerhalb dieses Raumes können daher nur außerordentlich geringe magnetische Kräfte auf den Anker wirken. Tritt der Anker indessen durch das Fenster der Abschirmung hindurch, dann springen die magnetischen Kraftlinien des Hilfsmagnets von der Abschirmung auf den Anker 4 über, so daß er nun mit erheblicher Kraft vom Magnet angezogen wird. Er berührt zunächst den eingezeichneten Druckpimpel 9 und biegt dann die Feder 8 so weit durch, bis die Kontaktstücke 7 und 7' sich berühren und gegebenenfalls zusätzlich »zur Selbstreinigung« aufeinandergleiten. Ist die Feder, die am Meßwerk 1 zur Erzeugung der mechanischen Gegenkraft angebracht ist, sehr schwach, dann empfiehlt es sich, zur besseren Abschirmung 6 aus mehreren Schichten weichmagnetischen Materials mit zwischenliegender Luftschicht herzustellen, wobei als weichmagnetisches Material ein Material mit kleinstmöglicher Koerzitivkraft und hoher Permeabilität zu verstehen ist.A corresponding arrangement is shown in more detail in Fig. 5, which shows an embodiment. The movable member 1 of the moving coil measuring mechanism again carries a pointer-like arm 2 soft magnetic armature 4. The armature 4 is in contrast to the embodiment according to Fig. 3 in a magnetically shielded room. This is created by the shielding shown 6. The latter has "windows" through which the armature can step out when it rotates. Outside the screened room sit in front of the. Windows -Elektrohilfsmagnete 5, in front of which on resilient. Contact carriers 8 "and 8" the contact pieces 7 and 7 'are attached. Another auxiliary magnet can of course be opposite each other the second window of the shield. Inside the shielded room is the field of the auxiliary magnet brought almost to zero by the shield 6. Within this space you can therefore only extremely low magnetic forces act on the armature. Meanwhile, if the anchor kicks in through the window of the screen, then the magnetic lines of force jump of the auxiliary magnet from the shield to the armature 4, so that it is now with considerable force is attracted by the magnet. It first touches the indicated pressure pimple 9 and then bends the spring 8 through until the contact pieces 7 and 7 'touch each other and, if necessary, additionally Slide on top of each other "for self-cleaning". Is the spring on the measuring mechanism 1 to generate the mechanical Counterforce is very weak, then it is advisable to 6 to produce from several layers of soft magnetic material with an intermediate layer of air, where the soft magnetic material is a material with the smallest possible coercive force and high permeability is to be understood.

In Abb. 6 ist eine derartige Anordnung nachdem Schema der Abb. 1 und 3 dargestellt. Diei Abschirmung ist durch die gestrichelten Linien 6 angedeutet, wobei hier zwei weichmagnetische Schichten mit zwischen ihnen liegender Luftschicht zugrunde gelegt werden. Das dieser Anordnung entsprechende Momentendiagramm ist in Abb. 7 dargestellt. Dabei ist für das Federmoment M_P, das magnetische Moment ohne Abschirmung M_M und das Kontaktmoment M_c derselbe Maßstab verwendet worden wie in Abb. 4, um durch rein visuellen Vergleich der Diagramme 4 und 7 schon den wesentlichen Unterschied erkennbar zu machen. Die im Diagramm mit den gestrichelten Linien 6 eingezeichnete Abschirmung bewirkt nun, daß das magnetische Moment innerhalb der Abschirmung nicht mehr nach der gestrichelten Kurve Mm, sondem nach der Kurve M_M' verläuft. Der Wert des magnetischen Moments ist nun innerhalb der Abschirmung sehr klein, außerhalb derselben jedoch außerordentlich steil ansteigend. Das Gesamtgegenmoment M₀ erhält infolgedessen den eingezeichneten Verlauf. Es ist zu erkennen, daß bei dem Kippunkt A der Anteil des magnetischen Momentes am Gesamtmoment wesentlich kleiner als in Abb. 4 geworden ist. Bei iooVoig wirksamer Abschirmung würde die Kurve M₀ bis zum Kipppunkt mit der Kurve M_P identisch sein und im Kippunkt mit einem scharfen Knick nach unten abbiegen. In diesem Fall könnten Erregungsschwankungen den Ansprechwert des Meßwerkes überhaupt nicht mehr beeinflussen. Aber auch eine wesentlich unvollkommener wirkende Abschirmung bringt meß technisch schon einen entscheidenden Gewinn. Treibt man die Abschirmung nämlich beispielsweise so weit, daß am Kippunkt der Anteil des magnetischen Moments 10% vom Federmoment beträgt, dann kann eine Erregungsschwankung des Hilfsmagnets von ± 10% den Ansprechwert nur noch um rund + 1 °/o verändern. Die technisch erforderliche Meßgenauigkeit kann also bereits mit recht einfachen Abschirmmitteln erreicht werden. Dabei ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, daß das magnetische Feld der Hilfsmagnete kaum durch die Fenster der Abschirmung greift, erfindungsgemäß ein ausreichender Abstand zwischen der Abschirmung und den Polen des Hilfsmagnets. Er soll erfindungsgemäß mindestens gleich dem halben Abstand der Pole des Hilfsmagnets 5 in Abb. 6 voneinander sein.In Fig. 6 such an arrangement according to the scheme of Figs. 1 and 3 is shown. The shielding is indicated by the dashed lines 6, two soft magnetic layers with an air layer between them being used here. The moment diagram corresponding to this arrangement is shown in Fig. 7. The same scale has been used for the spring moment M _P , the magnetic moment without shielding M _M and the contact moment M _c as in Fig. 4, in order to make the essential difference recognizable by a purely visual comparison of diagrams 4 and 7. The shielding shown in the diagram with the dashed lines 6 now has the effect that the magnetic moment within the shielding no longer runs according to the dashed curve Mm, but rather according to the curve M _M ' . The value of the magnetic moment is now very small inside the shield, but increases extremely steeply outside the shield. As a result, the total counter-torque M ₀ is given the curve shown. It can be seen that at the tipping point A the proportion of the magnetic moment in the total moment has become much smaller than in Fig. 4. If the shielding was 100% effective, the curve M ₀ would be identical to the curve M _P up to the tipping point and would turn down with a sharp bend at the tipping point. In this case, excitation fluctuations could no longer influence the response value of the measuring mechanism at all. But even a shielding that appears to be much more imperfect brings about a decisive advantage in terms of technology. If, for example, the shielding is pushed so far that at the tipping point the portion of the magnetic moment is 10% of the spring moment, then an excitation fluctuation of the auxiliary magnet of ± 10% can only change the response value by around + 1%. The technically required measurement accuracy can therefore be achieved with very simple shielding means. An essential prerequisite for ensuring that the magnetic field of the auxiliary magnets hardly reaches through the window of the shield is, according to the invention, a sufficient distance between the shield and the poles of the auxiliary magnet. According to the invention, it should be at least equal to half the distance between the poles of the auxiliary magnet 5 in FIG. 6.

Die hohe Verstärkung bringt es mit sich, daß schon bei sehr kleiner verfügbarer Meßenergie und entsprechend schwacher Meßfeder zuverlässig undThe high gain means that even with very little available measurement energy and correspondingly weak measuring spring reliable and

mit hoher Meßgenauigkeit geschaltet werden kann. Bei schwachen Meßfedern kann aber die Funktionssicherheit derartiger Geräte durch die im folgenden beschriebenen Störkräfte gefährdet werden. Sowohl die Kontaktstücke 7 und f als auch die anderen sich zum Zwecke der Kontaktgabe berührenden ,Teile weisen eine gewisse Neigung zum Kleben auf. Das ist um so störender, je geringer nach einer Entregung des Hilfsmagnets die wirksame Rückstellkraft der Meßwerkfeder ist. Für den Öffnungsvorgang der Kontakte muß man daher eine Mindestkraft vorsehen, die unabhängig von der Meßfeder mit Sicherheit ein Kleben der Kontakte verhindert. Das geschieht bei der in Abb. 5 gezeigten Anordnung durch die federnden Kontaktträger 8 und 8', die so dimensioniert sind, daß sie bei Entregung des Hilfsmagnets nicht nur die zur öffnung der Kontakte erforderliche Kraft haben, sondern auch noch den Anker des Meß-can be switched with high measuring accuracy. With weak measuring springs, however, the functional reliability of such devices can be endangered by the interference forces described below. Both the contact pieces 7 and f as well as the other parts touching each other for the purpose of making contact have a certain tendency to stick. This is all the more disruptive, the lower the effective restoring force of the measuring mechanism spring is after the auxiliary magnet has been de-energized. A minimum force must therefore be provided for the opening process of the contacts, which, independently of the measuring spring, reliably prevents the contacts from sticking. In the arrangement shown in Fig. 5, this is done by the resilient contact carriers 8 and 8 ', which are dimensioned in such a way that when the auxiliary magnet is de-energized, they not only have the force required to open the contacts, but also the armature of the measuring

ao werkes so kräftig zurückschleudern, daß Klebekräfte zwischen ihm und dem Druckpimpel 9 überwunden werden. Es gibt nun aber auch Anwendungsfälle der beschriebenen Anordnung, bei denen durch die Trägheit der zu überwachenden Anlage die Meßgröße auch dann noch ansteigt, wenn durch das Meßwerk bereits ein Gegenbefehl gegeben und der Elektromagnet 5 entregt wurde. Dann kann es vorkommen, dafi der Anker 4 das Druckübertragungsglied 9 erneut berührt und an diesem durch Verschmutzung oder Rauhheit der Oberflächen klebenbleibt. Es ist deshalb vorteilhaft, das Druckübertragungsglied 9 aus einem Material größtmöglicher Härte und sauberster Oberfläche herzustellen, wobei man zweckmäßig auch am Anker 4 einen Druckpimpel ähnlicher Art anbringt. Derartige Übertragungsglieder zeigen auch bei sehr häufiger Betätigung keine Abnutzung, während weiche Übertragungsglieder allein durch die abgeriebenen Materialteile schon zum Kleben neigen. Da harte Druckübertragungselemente meistens auch nichtleitend sind, können sie gleichzeitig Anker und Kontaktträger voneinander isolieren.Throw back ao works so forcefully that adhesive forces between it and the pimple 9 are overcome will. But there are now also applications of the described arrangement in which, due to the inertia of the system to be monitored, the measured variable still rises, if a counter-command has already been given by the measuring mechanism and the electromagnet 5 has been de-energized. Then it can happen that the armature 4 touches the pressure transmission member 9 again and on sticks to it due to soiling or roughness of the surfaces. It is therefore advantageous the pressure transmission member 9 made of a material of the greatest possible hardness and cleanest Surface, whereby it is expedient to also use a pressure pimple of a similar type on anchor 4 attaches. Such transmission elements show no wear even when operated very frequently, while soft transmission links can be glued simply because of the abraded material parts tend. Since hard pressure transmission elements are mostly also non-conductive, they can simultaneously Isolate armature and contact carrier from one another.

Neben den eben beschriebenen Klebekräften können auch noch zusätzliche Störkräfte durch den im Anker, in der Abschirmung und im Hiifsmagnet verbleibenden remanenten Magnetismus hervorgerufen werden. Durch die Kontaktanordnung wird ein magnetisches Kleben des Ankers am Hilfsmagnet vermieden. Magnetische Störkräfte treten im allgemeinen nur beim Durchtritt des Ankers durch die Abschirmung auf. Hierbei ist es wesentlich, den remanenten Magnetismus des Ankers klein zu halten, da er zur Erzeugung ausreichender Kontaktkräfte stark magnetisiert werden muß, während die Abschirmung nur relativ schwach magnetisiert wird. Durch eine gegensinnige Polarisierung des Ankers, die mit Hilfsmagneten in einer Ausführung gemäß Abb. 8 erzeugt werden kann, und Verwendung weichmagnetischen Materials kann man seinen remanenten Magnetismus so weit herabdrücken, daß er auch bei schwachen Meßwerksfedern nicht mehr stört.In addition to the adhesive forces just described, additional disruptive forces can also be caused by the remanent magnetism remaining in the armature, in the shield and in the auxiliary magnet be evoked. The contact arrangement causes the armature to stick magnetically to the Auxiliary magnet avoided. Magnetic disturbance forces generally only occur when the Anchor through the shield. It is essential to check the remanent magnetism of the Keep the armature small, as it is strongly magnetized to generate sufficient contact forces must, while the shield is only relatively weakly magnetized. By an opposite direction Polarization of the armature, which is generated with auxiliary magnets in an embodiment according to Fig. 8 can be, and use of soft magnetic material can be its remanent Press the magnetism down so far that it no longer works even with weak movement springs disturbs.

Sofern ausreichende Meßkräfte zur Verfügung stehen, ist es gelegentlich erwünscht, den Verlauf des magnetischen Moments zu verändern, beispielsweise dadurch, daß beim Durchtritt des Ankers durch das Fenster der Abschirmung zusätzliche Haltemomente entstehen. In diesem Fall kann man entweder den Anker oder die Abschirmung bzw. einzelne zur Abschirmung gehörige Teile aus Material höherer Koerzitivkraft herstellen. If sufficient measuring forces are available, it is occasionally desirable to trace the course to change the magnetic moment, for example by the fact that when passing through the Anchor through the window of the shielding creates additional holding torques. In this case you can either use the anchor or the shield or individual elements belonging to the shield Manufacture parts from material with higher coercive force.

In Abb. 9 ist eine Abschirmung ähnlich derjenigen in Abb. 5 (Teil 6) · dargestellt, die zusatz-Hch kurzzeitig elektromagnetisch erregt werden kann. Die bereits obenerwähnte Rückschleuderung des Ankers bei Entregung des Hilfsmagnets kann nämlich bei geringer Dämpfung des Meßwerkes zur Folge haben, daß der Anker infolge der ihm erteilten lebendigen Energie durch beide Fenster der Abschirmung hindurchgeschleudert wird und dadurch, in den Bereich eines gegenüberliegenden Hilfsmagnets kommt, wodurch eine Kontaktbetätigung in nicht gewolltem Sinne erfolgt. Um eine derartige Störung zu vermeiden, kann man beispielsweise die Abschirmung in der in Abb. 9 angegebenen Art gleichzeitig mit der Entregung des Hilfsmagnets kurzzeitig magnetisieren. Der Anker wird dann durch diese Magnetisierung beim Durchtritt durch die Fenster vorübergehend gefesselt, so daß die nicht gewollte Betätigung des Gegenkontaktes vermieden wird.In Fig. 9 a shielding similar to that in Fig. 5 (part 6) is shown, the additional high can be briefly excited electromagnetically. The backward hurling mentioned above of the armature when the auxiliary magnet is de-excited can namely with little damping of the measuring mechanism have the consequence that the anchor as a result of the living energy imparted to it through both windows the shield is thrown through and thereby into the area of an opposite one Auxiliary magnet comes, whereby a contact is actuated in an undesired sense. To a To avoid such interference, one can, for example, the shielding shown in Fig. 9 Magnetize the type briefly at the same time as the de-excitation of the auxiliary magnet. The anchor is then temporarily captivated by this magnetization when passing through the window, see above that the unwanted actuation of the mating contact is avoided.

Ein anderes Mittel zur Verhinderung des Durchschleuderns des Ankers durch die Abschirmung ist eine Erhöhung der Meßwerksdämpfung. Da letztere aber auch, eine Ansprechverzögerung mit sich bringt, ist sie für eine Reihe von Aufgaben störend. Insbesondere im abgeschirmten Bereich, in dem ja nur die kleinen Meßkräfte wirksam sind, tritt dadurch eine sehr langsame Einstellung des Meßwerkes auf. Es ist aus diesem Grunde zweckmäßig, die Dämpfung in bekannter Weise so vorzusehen, daß sie vornehmlich außerhalb des abgeschirmten Raumes wirksam ist. Eine weitere Verbesserung ist möglich, wenn man die Dämpfung so ausbildet, daß sie nur in der Richtung wirksam ist, in der die Rückbeschleunigungsenergie aufgezehrt werden muß.Another means of preventing the armature from being thrown through the shield is an increase in the damping of the measuring mechanism. But since the latter also entails a response delay it is disruptive for a number of tasks. Especially in the shielded area, where yes only the small measuring forces are effective, this results in a very slow adjustment of the measuring mechanism on. For this reason, it is advisable to provide the damping in a known manner so that that it is mainly effective outside of the shielded room. Another improvement is possible if you train the damping so that it is only effective in the direction in which the Back acceleration energy must be consumed.

Wie bereits ausgeführt, ist durch den Kipp- «o Charakter der beschriebenen Kontaktkraftverstärkung bedingt, daß ein einmal betätigter Kontakt nicht durch Änderung der Meßgröße im umgekehrten Sinne betätigt werden kann. Die Lösung des Meß werkes muß durch Entregung des Hilfsmagnets vorgenommen werden. Diese Aufgabe wird zweckmäßig durch ein nachgeschaltetes Folgerelais vorgenommen. Es hat in erster Linie die Aufgabe, nach erfolgter Schließung der Frimärkontakte den Hilfsmagnet zu erftregen und dadurch ^lao das Meßwerk wieder meßbereit zu machen. Man bildet es zweckmäßig so aus, daß es mit stärkeren Kontakten die Steuerungsaufgaben nach außen und gleichzeitig mit anderen Kontakten die Schaltaufgaben im Innern — Entregung des Hilfsmagnets, iss Fesselung des Meßwerkes, Aufschaltung von Rück-As already stated, the tilting character of the contact force amplification described means that once a contact has been actuated, it cannot be actuated in the opposite direction by changing the measured variable. The solution of the measuring works must be made by de-energizing the auxiliary magnet. This task is expediently carried out by a downstream relay. It has erft rain primarily the task after the closure of the Frimärkontakte the auxiliary magnet and thus ^lao the measuring mechanism to make ready for measurement again. It is expediently designed in such a way that with stronger contacts the control tasks to the outside and at the same time with other contacts the switching tasks inside - de-excitation of the auxiliary magnet, iss fettering of the measuring mechanism, connection of reverse

führgrößen usw. — übernimmt. Die geringe Schaltleistung der Primärkontakte wird auf diese Weise zusätzlich ganz erheblich verstärkt. Erregt man den oder die Hilfsmagnete nicht konstant, sondern periodisch, dann wird eine periodische Kontaktgabe erfolgen, sobald der Sollwert überschritten ist. Mit Hilfe dieser periodischen Kontaktgabe kann man natürlich in ähnlicher Weise wie mit Hilfe eines Folgerelais die erforderlichen Steuer- und Regelvorgänge auslösen. Man muß dann nur in Kauf nehmen, daß kein Dauerkontakt, sondern eine Folge von Kontaktimpulsen gegeben wird, solange der Sollwert überschritten ist, wobei man die Impulsfolge mit bekannten Mitteln auch wieder in einen Dauerkontakt umwandeln kann.leading variables etc. - takes over. The low switching capacity of the primary contacts is in this way additionally reinforced quite considerably. If you do not excite the auxiliary magnet (s) constantly, but rather periodically, then a periodic contact will be made as soon as the setpoint is exceeded is. With the help of this periodic contact one can of course in a similar way as with Trigger the necessary control and regulation processes with the help of a slave relay. Then you just have to Accept that no permanent contact, but a series of contact pulses is given, as long as the setpoint is exceeded, and the pulse train can also be re-integrated using known means can convert a permanent contact.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Messwerk for controller, in which an electromagnet is used to generate a Contact closing force which is many times greater than the setting force of the measuring mechanism, and a perforated magnetic shield is provided to the effect of the To limit contact force generating electromagnet, characterized in that in the area of the tipping point of the movable measuring unit making the contact, the shielding of the Magnetic field takes place as completely as possible, with the necessary shielding off Material of high permeability and low coercive force is at least half the pole distance located in front of the auxiliary magnet and possibly multilayered with intervening Air layers is formed.

2. measuring unit according to claim i, characterized in that that by suitable design of the auxiliary magnet (Fig. 8) the armature is polarized in opposite directions to its remanent Decrease magnetism.

3. Measuring mechanism according to claim 1 and 2, characterized in that the contact is made via resilient contact carrier takes place, which are dimensioned so that the safe contact opening necessary preload is guaranteed.

4. measuring mechanism according to claim 1 to 3, characterized in that the power transmission from Anchor to the contact carrier is carried out by hard, non-conductive components.

Considered publications:
German patent specifications No. 690 479, 546 669.

For this purpose 2 sheets of drawings