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Publication number: DEG0008638MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung·: 17. April 1952 Bekannigemacht am 30. August 1956Registration date: April 17, 1952 Announced on August 30, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Eine bekannte Forderung der technischen Praxis läuft darauf hinaus, auf Anzeigegeräten, die für die Überwachung einer festen elektrischen Größe (beispielsweise der Netzspannung) bestimmt sind, alle weit vom interessierenden Bereich entfernt liegenden Skalenwerte zu unterdrücken. Zur Erfüllung dieser Aufgabe sind Instrumente bekanntgeworden, bei denen der Nullpunkt mechanisch unterdrückt wird. Diese Ausführung hat indessen den Nachteil, daß eine Nullpunktskontrolle nicht möglich ist. Weiter sind Instrumente bekannt, bei denen mit Hilfe von Brückenschaltungen die Charakteristik des Anzeigeinstrumentes in ihrem unteren Teil außerordentlich stark zusammengedrängt wird; dadurch ist der besonders wichtige Skalenteil besser abzulesen. Bei Ausführungen der letzteren Art werden für Wechselstromgrößen einfache permanentmagnetische Meßwerke verwendet, nachdem vorher die Wechselstromgröße in geeigneter Weise gleichgerichtet wurde. Ausführungen mit derartigenA known requirement of technical practice boils down to display devices which are for the Monitoring of a fixed electrical quantity (for example the mains voltage) are intended for all to suppress scale values far from the area of interest. To fulfillment For this task, instruments have become known in which the zero point is mechanically suppressed will. However, this design has the disadvantage that a zero point control is not possible. Instruments are also known in which the characteristic the lower part of the display instrument is extremely compressed; through this the particularly important scale division is easier to read. In the case of the latter type simple permanent magnetic measuring mechanisms are used for alternating currents, after the alternating current quantity has been appropriately rectified beforehand. Versions with such

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Schaltungen haben aber den Nachteil, daß keine einwandfreie Effektivwertmessung möglich ist, da der dem Meßwerk zugeführte Strom ein gleichgerichteter Wechselstrom ist, der nur eine Anzeige des arithmetischen Mittelwertes ermöglicht.However, circuits have the disadvantage that a perfect rms value measurement is not possible because the current fed to the measuring mechanism is a rectified alternating current which is only an indication of the arithmetic mean.

Die im folgenden näher beschriebene Anordnung zeigt nun einen Weg, auf dem es möglich ist, mit permanentmagnetischen Meßwerken den Effektivwert von gleichgerichteten Wechselströmen zu messen und gleichzeitig den nicht interessierenden Skalenbereich zu unterdrücken, ohne dabei die Unsicherheiten einer mechanischen Nullpunktunterdrückung in Kauf nehmen zu müssen.The arrangement described in more detail below now shows a way in which it is possible to determine the effective value with permanent magnetic measuring mechanisms of rectified alternating currents and at the same time those of no interest To suppress the scale range without the uncertainties of a mechanical zero point suppression to have to accept.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für die'frequenzünäbhängige Messung des quadratischen" bz^iv. arithmetischen Mittelwertes von Wechselströmen oder -spannungen mit einem Quotientenmeßgerät, in dessen einem Zweig stromunabhängige Widerstände und in dessen anderem Zweig stromabhängige Widerstände angeordnet sind, deren Widerstandsänderung vom quadratischen bzw. arithmetischen Mittelwert abhängig ist. Erfindüngsgemäß gelangen ein permanentmagnetisches Quotientenmeßgerät mit vorgeschaltetem Gleichrichter und im Vakuum eingeschmolzene Wolframdrahtwiderstände bzw. Richtleiter, vorzugsweise Germaniumrichtleiter, als stromabhängige Widerstände zur Anwendung.The invention relates to a circuit arrangement for frequency independent measurement of the quadratic "or ^ iv. arithmetic mean value of alternating currents or voltages with a Quotient measuring device, in one branch current-independent resistances and in the other branch Branch current-dependent resistors are arranged, the resistance change from the square or arithmetic mean. According to the invention, a permanent magnetic one Quotient measuring device with upstream rectifier and melted in vacuum Tungsten wire resistors or directional conductors, preferably germanium directional conductors, as current-dependent ones Resistances to use.

Die Erfindung ist im Prinzip in der Abbildung dargestellt. Die zu messende Wechselspannung U wird über einen Vorwiderstand 1 einem Gleichrichter 2 zugeführt." und der gleichgerichtete Wechselstrom einem permanentmagnetischen Quotientenmeßwerk 3, in dessen einem Zweig ein stromabhängiger Widerstand 4 und dessen anderem Zweig ein stromunabhängiger Widerstand 5 liegt.The invention is shown in principle in the figure. The alternating voltage U to be measured is fed to a rectifier 2 via a series resistor 1 "and the rectified alternating current to a permanent-magnetic quotient measuring mechanism 3, in one branch of which there is a current-dependent resistor 4 and the other branch of which there is a current-independent resistor 5.

Das Quotientenmeßwerk mißt seiner Eigenart gemäß das Verhältnis der Ströme in den beiden Stromzweigen. Sein Ausschlag ist zunächst also von der angelegten Spannung unabhängig. Der durch die zu messende Spannung erzeugte Strom ändert aber den ohmschen Wert des stromabhängigen Widerstandes 4. Diese Änderung ist, da sie durch Erwärmung erfolgt, unabhängig vom Formfaktor des zu messenden Wechselstromes und eine unmittelbare Funktion des quadratischen Mittelwertes des fließenden Stromes, ganz gleich, ob es sich um gleichgerichteten oder nicht gleichgerichteten Wechselstrom handelt. Mit dieser Meßanordnung erhält das Quotientenmeßwerk einen Ausschlag, der von der Widerstandsänderung des stromabhängigen Widerstandes bestimmt wird. Richtet man, wie in der Abbildung dargestellt, den zu messenden Wechselstrom gleich, dann kann man mit einem permanentmagnetischen Quotientenmeßwerk bei dieser Meßanordnung unmittelbar den Effektivwert des dem Gleichrichter zugeführtenThe quotient measuring mechanism measures the ratio of the currents in the two in accordance with its peculiarity Branches. Its deflection is therefore initially independent of the applied voltage. the However, the current generated by the voltage to be measured changes the ohmic value of the current-dependent Resistance 4. This change is independent of the form factor because it is caused by heating of the alternating current to be measured and a direct function of the root mean square value of the flowing current, regardless of whether it is rectified or not rectified Alternating current acts. With this measuring arrangement, the quotient measuring mechanism gets a deflection, which is determined by the change in resistance of the current-dependent resistance. If you set up the to be measured alternating current, then you can with a permanent magnetic quotient measuring mechanism with this measuring arrangement the rms value of the supplied to the rectifier directly

■ Stromes und bei Vorliegen des Vorwiderstandes 1 auch den Effektivwert.der zu messenden Wechsel-So spannung bestimmen.■ current and with the presence of the series resistor 1 also determine the rms value of the AC voltage to be measured.

Die Verwendung von Gleichrichtern in Verbindung mit Quotientenmeßwerken ergibt den erheblichen technischen Vorteil,-'daß ein weitaus geringerer Leistungsverbrauch für die Messung erforderlich ist, da ja das für die Messung erforderliche Feld von dem Permanentmagneten des Quotientenmeßwerkes erzeugt wird. Dies ist gegenüber bisher bekannten Anordnungen, bei denen für ähnliche Zwecke dynamometrische oder¹ ferromagnetische Meßwerke verwendet wurden, von erheblichem Vorteil, nicht nur, weil der Leistungsbedarf für die Erwärmung des stromabhängigen Widerstandes ganz erheblich herabgesetzt werden kann, sondern auch, weil gleichzeitig Materialien für diesen Widerstand verwendet werden können, die eine außerordentlich hohe zeitliche Konstanz haben und von Hystereseerscheinungen in ihrer Temperatur-Widerstands-Charakteristik unabhängig sind.The use of rectifiers in connection with quotient measuring units results in the considerable technical advantage that a far lower power consumption is required for the measurement, since the field required for the measurement is generated by the permanent magnet of the quotient measuring unit. This is used compared to previously known arrangements in which dynamometrical for similar purposes or ^one ferromagnetic measuring units, a considerable advantage not only because of the power consumption can be significantly reduced for the heating of the current-dependent resistance, but also because the same materials for this Resistance can be used, which have an extremely high temporal constancy and are independent of hysteresis phenomena in their temperature-resistance characteristics.

Der verringerte Leistungsbedarf ermöglicht es, für den stromabhängigen Widerstand 4 im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Schaltungen auf Widerstandsmaterialien mit besonders steiler Strom-Widerstands-Änderung zu verzichten. Solche Materialien, die beispielsweise in Eisen-Wasserstoff-Lampen verwendet werden, müssen auf Temperaturen erhitzt werden, bei denen im Laufe der Zeit schon erhebliche Verdampfungsverluste auftreten. Außerdem erreicht man eine steile Strom-Widerständs-Änderung nur, wenn man im Bereich von Gefügeumwandlungspunkten arbeitet.The reduced power requirement makes it possible for the current-dependent resistor 4 in contrast to the previously known circuits on resistor materials with particularly steep Refrain from changing the current resistance. Such materials, for example, in iron-hydrogen lamps used must be heated to temperatures at which in the course considerable evaporation losses occur over time. In addition, a steep change in current-resistance is achieved only if one works in the area of structural transformation points.

Der geringe Energiebedarf der oben beschriebenen neuen Meßanordnung ermöglicht es im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Anordnungen, in Quotientenmeßwerken als stromabhängige Widerstände solche mit geringer "Steilheit in der Strom-Widerstands-Charakteristik, dafür aber höchster zeitlicher Konstanz zu verwenden, beispielsweise durch Anwendung von im Vakuum eingeschmolzenen Drähten aus Wolfram. Hierbei ergibt sich wieder durch den geringen Leistungsbedarf noch der zusätzliche Vorteil, daß derartige Wolfram-Vakuum-Widerstände strommäßig nur so niedrig belastet werden müssen, daß sie nicht oder kaum zum Glühen kommen. Diese Drähte kann man außerdem so wählen, daß man außerhalb jedes Gefügeumwandlungspunktes arbeitet. Als Vorteil ergibt sich durch diese Anordnung, daß nunmehr die stromabhängigen Widerstände nach entsprechender Vorbehandlung weder einer die Meßgenauigkeit in irgendeiner Weise störenden Verdampfung unterliegen und daß auch keine Hystereseerscheinungen in der Strom-Widerstands-Charakteristik vorhanden sind.In contrast, the low energy requirement of the new measuring arrangement described above makes it possible to the previously known arrangements, in quotient measuring works as current-dependent Resistors those with a low "steepness in the current-resistance characteristic, but instead to use the highest temporal constancy, for example by using melted in a vacuum Tungsten wires. This again results from the low power requirement nor the additional advantage that such tungsten vacuum resistors only in terms of current must be loaded so low that they do not or hardly come to glow. These wires one can also choose to work outside of each microstructure transformation point. When This arrangement has the advantage that now the current-dependent resistances after appropriate pretreatment neither a disturbing the measuring accuracy in any way Are subject to evaporation and that there are no hysteresis phenomena in the current-resistance characteristic available.

Claims

Patent claims:

ι. Circuit arrangement for the frequency-independent measurement of the square or arithmetic mean value of alternating currents or voltages with a quotient measuring device, arranged in one branch of current-independent resistors and current-dependent resistors in the other branch whose change in resistance depends on the square or arithmetic mean

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is pending, characterized in that a permanent magnetic quotient measuring device with upstream rectifier and wolf wire resistors melted in a vacuum. Directional conductors, preferably germanium directional conductors, used as current-dependent resistors reach.

2. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that the display scope is limited to the measurement range of interest by means known per se.

Documents considered: German Patent No. 539781; British Patent No. 589,570; P f 1 i e r: »Electrical measuring devices and measuring methods«, Springer-Verlag, Berlin, 1951, p. 67, section 5.

For this purpose ι sheet of drawings