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Bewegliche Spule für elektrische Meßgeräte und Verfahren zur Herstellung
derselben Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Spule für ein elektrisches
Meßgerät, z. B. ein Drehspulgalvanometer, einen Schleifenoszillographen u. dgl.
Eine solche Spule .besteht aus einer Anzahl auf einem Träger, z. B. einem Rahmen,
angebrachter Windungen. Der Träger ist allgemein derart drehbar angeordnet, insbesondere
aufgehängt, daß er sich mit der Spule um eine durch seinen Mittelpunkt gehende Achse
drehen kann. Die Windungen liegen derart in einem magnetischen Feld, daß, wenn die
Windungen von Strom durchflossen werden, der Träger aus seiner Ruhelage gedreht
wird. Die Stromstärke wird mittels eines Zeigers oder mittels Spiegel und Lichtzeiger
an einer Skala angezeigt.
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Die Erfindung betrifft eine bewegliche Spule der geschilderten Art,
die sich zur Anzeige sehr kleiner Ströme, z. B. von der Größenordnung von i o-1O
A, eignet.
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Es ergibt sich eine hohe Stromempfindlichkeit, wenn eine große Anzahl
von Windungen auf dem Träger angebracht wird. Da es außerdem erforderlich ist, die
Masse des drehbaren Systems möglichst gering. zu halten, und da der Wickelraum beschränkt
ist, muß der Dralitdurehmesser in diesem Fall sehr gering sein. Dem Drahtdurchmesser
ist
jedoch bei dem üblichen gezogenen Kupfer- oder Silberdraht eine
untere Grenze gesetzt. Außerdem wird das Verhältnis zwischen dem Gewicht des leitenden
Materials und dem der Isolierung immer kleiner, je geringer der Drahtdurchmesser
wird.
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Um eine hohe Stromempfindlichkeit des Instruments bei kleiner Masse
des beweglichen Systems zu erzielen, werden daher gemäß der Erfindung die Windungen
der Spule durch einen zusammenhängenden, elektrisch leitenden Niederschlag auf dem
Träger gebildet.
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Die Windungen werden vorzugsweise auf photographischem Wege auf dem
Träger angebracht. Es gibt photographische Verfahren, die es ermöglichen, leitende
Überzüge mit einer Stärke von o,ooi mm und einer Breite der gleichen Größe anzubringen.
Diese Überzüge können in Form einer Wendel auf einer -der Seitenflächen eines flachen
Trägers angebracht sein. Die Anzahl von Windungen pro Millimeter Windungslänge kann
5o oder mehr betragen.
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Sie werden vorzugsweise dadurch hergestellt, daß eine stark vergrößerte
Abbildung der Spule mittels eines eine stark verkleinerte Abbildung auf den Träger
entwerfenden optischen Systems auf den Träger photographiert wird, der mit einer
lichtempfindlichen Schicht versehen ist. Auf diese Weise läßt sich ein zusammenhängendes,
leitendes, wendelförmiges Band erzielen, dessen inneres und äußeres Ende mit den
Stromzuführungsdrähten für -das bewegliche System verbunden werden.
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Es ist auch möglich, ein bewegliches System für ein Galvanometermeßwerk
zs,@., erhalten, das auf übliche Weise aus einer auf dem Umfang eines Rahmens angebrachtenWicklung
besteht. An Stelle von Drähten wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
die Wicklung von einer Anzahl nebeneinanderliegender, in Reihe geschalteter, offener
Bänder mit sehr geringer Breite und Stärke aus chemisch, z. B. photographisch niedergeschlagenem,
leitendem Material gebildet.
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In diesem Fall wird die Wicklung vorzugsweise mittels eines Lichtbündels
mit sehr geringem Querschnitt dadurch gebildet, daß man die auf der Außenseite des
Trägers angebrachte, lichtempfindliche Schicht wendelweise abtasten läßt; dies kann
dadurch bewerkstelligt werden, daß der Träger sich um seine zur Windungsebene senkrechteAchse
dreht und außerdem eine Bewegung in der Richtung seiner Achse vollführt, während
das Lichtbündel stillsteht.
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In beiden Fällen ist es erwünscht, die photographisch erhaltene, leitende
Schicht durch ein chemisches Verfahren, z. B. durch Niederschlag eines Metalls aus
einer Salzlösung, zu verstärken, wodurch der elektrische Widerstand geringer wird,
ohne daß 4ie Abmessungen der Spule merklich zunehmen.
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Um die Windungen vor atmosphärischen Einflüssen zu schützen, kann
die ganze Oberfläche nach dem Aufbringen der Windungen mit einer Lackschicht überzogen
werden. Die Windungen können derart angebracht werden, daß ihre Oberfläche spiegelnd
ist, so daß ein zusätzlicher Spiegel für die Anzeige entbehrlich ist. In anderen
Fällen kann die Oberfläche des Trägers, die nicht mit Windungen versehen ist, oder
einTeil dieser Oberfläche spiegelnd gemacht werden.
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Es sei bemerkt, daß es bekannt ist, eine Spule aus einem keramischen
Träger mit einer darauf niedergeschlagenen Metallschicht in der Form von Windungen
herzustellen. Es handelt sich dabei irn allgemeinen um Spulen für vergleichsweise
hohe Stromstärken, und die leitende Schicht wird meist aufgebrannt. Der Träger der
Spule nach der Erfindung kann aus einer äußerst dünnen Platte oder einem Rahmen
aus einem Isolierstoff, z. B. Kunstharz oder Glas, bestehen.
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Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele einer Spule nach der
Erfindung dar.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i ist der isolierende Träger
ringförmig, und die Windungen, von denen nur einige dargestellt sind, sind in Form
einer Wendel an einer der Seitenflächen angebracht. Das Ganze wird zwischen den
Polen eines Magneten angeordnet und an Spanndrähte oder Spannbänder aufgehängt.
Die Ausführungsform nach Fig. z besteht aus einem Rahmen aus Isoliermaterial, auf
dem die Windungen in der bei Drehspulgalvanometern üblichen Weise nebeneinanderliegen,
aber im Gegensatz dazu aus auf chemischem Wege niedergeschlagenen Schichten bestehen.
Der Rahmen kann auf übliche Weise im magnetischen Feld eines Dauermagneten angeordnet
werden, zwischen dessen Polen ein zylindrischer, magnetischer Kern derart angebracht
ist, daß ein schmaler Luftspalt übrigbleibt. Da die Abmessungen des Rahmens sehr
klein sind, kann der Luftspalt sehr schmal gemacht werden. Die Aus:führlingsform
nach Fig. i eignet sich insbesondere für Nullanzeige-Instrumente; die nach Fig.
2 für übliche Anzeigeinstrumente.
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Bei der Herstellung einer Ausführungsform einer Spule nach der Erfindung
wurde wie folgt vorgegangen: Eine runde gläserne Deckplatte, wie diese zum Abdecken
mikroskopischer Präparate verwendet wird, wurde mit einer lichtempfindlichen Schicht
überzogen, die aus Bichromat in Eiweiß besteht. Auf. dieser Schicht wurde mit Hilfe
einer Reproduktionskamera die Abbildung einer wendelförmigen Figur erzeugt, die
auf einem Bogen weißen Zeichenpapiers gezeichnet war, wobei die äußerste Windung
der Wendel einen Durchmesser von etwa 5o cm hatte. Der Verkleinerungsfaktor wurde
derart gewählt, daß dieser Außendurchmesser in der Abbildung auf etwa io mm verkleinert
wurde. Nach Entfernung der nicht belichteten Teile mit Hilfe von warmem Wasser wurde
auf die frei gewordene Glasoberfläche eine Silberschicht aufgedampft und galvanisch
verstärkt. Auf der Rückseite der Glasplatte wurde auch eine Silberschicht aufgedampft.
Nach Befestigung eines Zuführungs- und eines Abführungsdrahtes an den auf diese
Weise erhaltenen Me:allwindungen auf der Glasplatte wurde das Ganze zwischen den
Polen eines kräftigen Magneten derart aufgehängt,
daß die spiegelnde
Rückseite der Metallplatte als Spiegel für den Lichtzeiger verwendbar war, mittels
dessen die Ablesung erfolgen konnte. Anstatt einer Glasplatte wurde auch eine Platte
annähernd gleicher Abmessungen aus Zelluloseacetat mit einer Stärke von etwa i5o
,u verwendet, mit der auf ganz ähnliche Weise ein brauchbares Galvanometersystem
hergestellt wurde.