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Elektrischer Meßwertkompensator Die Erfindung bezieht sich auf einen
Meßwertkompensator, bei dem eine an einem richtkraftfreien Galvanometer anliegende
Spannung durch eine Gegenspannung kompensiert wird, die in einem vom Galvanometer
gesteuerten Kompensationsstromkreis entsteht.
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Bei solchen Kompensationsverstärkern ist der im Kompensationsstromkreis
fließende Strom unabhängig vom Belastungswiderstand des Kompensationsstromkreises
der am richtkraftfreien Galvanometer anliegenden Meßspannung verhältnisgleich.
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Es ist bekannt, als Meßspannung eine Brückenspannung zu verwenden,
die an der Brückendiagonale entsteht, wenn die Brücke nach Maßgabe eines Meßwertes
verstimmt wird, wobei ein Brückenzweig beispielsweise von einem Widerstandsthermometer,
einem Dehnungsmeßstreifen od. dgl. gebildet wird.
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Häufig ist es jedoch erwünscht, einen Kompensationsstrom zu erzeugen,
der nicht einem solchen Meßwert, sondern dem Kehrwert eines solchen Meßwertes verhältnisgleich
ist. Eine solche meßtechnische Aufgabe tritt z. B. auf, wenn ein Quotient elektrisch
abgebildet werden soll, in dessen Nenner ein solcher Meßwert entsteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompensationsverstärker
der geschilderten Art so auszubilden, daß der eingeprägte Kompensationsstrom dem
Kehrwert eines als Spannungsgröße erfaßbaren Meßwertes proportional ist.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß vom Kompensationsstrom
eine nach Maßgabe eines Meßwertes verstimmbare Brücke gespeist wird, an deren Diagonale
der Galvanometerstromkreis liegt. Das bedeutet, daß der sonst bei Kompensationsverstärkern
übliche Kompensationswiderstand durch eine verstimmbare Brücke ersetzt wird. Es
läßt sich ableiten, daß bei einer solchen Anordnung der Komp ensationsstrom den
Kehrwert des die Brückenverstimmung bewirkenden Meßwertes verhältnisgleich ist.
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Verwendet man in Verbindung mit einer solchen Anordnung in an sich
bekannter Weise im Galvanometerstromkreis eine nach Maßgabe eines zweiten Meßwertes
verstimmbare weitere Brücke, so erhält man einen eingeprägten Kompensationsstrom,
der proportional dem Quotienten der beiden Meßwerte ist. Man kann auf diese Weise
z. B. das Verhältnis zweier durch Widerstandsthermometer gemessener Temperaturen
oder das Verhältnis zweier durch Dehnungsmeßstreifen ermittelter Kräfte elektrisch
abbilden. Es ist nicht zu verkennen, daß sich insbesondere in der Regelungstechnik
zahlreiche verschiedene Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Meßwertkompensators
ergeben.
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In Abb. 1 ist eine bekannte Meßwertkompensatorenschaltung dargestellt,
die hier nur zur Erläuterung dienen soll.
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Mit 1 ist ein richtkraftloses Galvanometer bezeichnet, das in bekannter
Weise eine Verstärkerröhre 2 steuert und den Anodenstrom verändert. Im Anodenstromkreis,
der hier auch als Kompensationsstromkreis bezeichnet wird, liegt ein Strommesser3
und ein Kompensationswiderstand 4. Das Galvanometer 1 und der Kompensationswiderstand
4 liegen in Reihe an den Diagonalpunkten 5', 5" einer aus den Zweigen a, b, c, d
bestehenden Meßbrücke 5. Die Meßbrücke 5 wird von einer Konstantstrom- oder -spannungsquelle
gespeist.
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Der Brückenzweig a ist ein Widerstandsthermometer.
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An den Diagonalpunkten 5', 5" der Brücke 5 entsteht eine Meßspannung,
der der vom Widerstandsthermometer a gemessenen Temperatur entspricht.
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Durch diese Meßspannung wird das richtkraftfreie Galvanometer 1 ausgelenkt,
wodurch der Kompensationsstrom so lange verändert wird, bis der Spannungsabfall
am Kompensationswiderstand 4 die Meßspannung zwischen 5' und 5"kompensiert. Der
Kompensationsstrom, der sich dabei einstellt und der am Strommesser 3 abgelesen
wird, ist der Meßspannung proportional.
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Diese bekannte Schaltung wird nun gemäß der Erfindung in der in Abb.
2 dargestellten Weise abgewandelt.
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Die Brücke 5 und der Widerstand 4 sind dabei gegeneinander vertauscht.
Der Kompensationsstrom speist hier eine der Brücke 5 entsprechende Brücke 6, während
an einem Widerstand7, der hier nicht als Kompensationswiderstand wirkt, ein konstanter
Spannungsabfall erzeugt wird. Der Galvanometerstromkreis liegt an den Diagonalpunkten
6', 6" der Brücke 6 an. Um das Galvanometer 1 stromlos zu machen, muß die Brücke
6 mit einem Kompensationsstrom gespeist werden, der um so größer ist, je geringer
die durch das Widerstandsthermometer a verursachte Brückenverstimmung ist. Eine
Durchrechnung ergibt, daß der sich einstellende Kompensationsstrom hier dem Kehrwert
der vom Widerstandsthermometer a gemessenen Temperatur verhältnisgleich ist.
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In Abb. 3 ist eine Kompensationsschaltung dargestellt, bei der im
wesentlichen die beiden Schaltungen nach Abb. 1 und 2 vereinigt sind. Der Widerstand
7 in der Abb. 2 ist ersetzt durch die Meßbrücke 5 der Abb. 1. Die Meßbrücke 5 ist
jedoch nicht aus einer Konstantstromquelle gespeist, sondern aus einer beliebigen
Stromquelle über die Anschlußbuchsen 8. An Stelle des Strommessers 3 im Kompensationsstromkreis
ist dafür ein Brückenkreuzspulmeßwerk 9 vorgesehen, dessen richtkraftbestimmende
Kreuzspule vom Speisestrom der Meßbrücke 5 durchflossen wird. Im gleichen Maße,
wie sich der Speisestrom ändert, verändert sich auch die Richtkraft des Anzeigeinstrumentes
9, so daß dadurch ein Ausgleich gegen Speisestromschwankungen geschaffen und die
Anwendung einer Konstantstromquelle unnötig gemacht wird.
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An Stelle des Brückenkreuzspulmeßwerkes 9 kann man in gleichem Sinne
auch ein anderes Drehspulmeßgerät mit sogenannter elektrischer Feder verwenden,
bei dem die Richtkraft in Abhängigkeit von dem Speisestrom der Meßbrücke 5 geändert
wird, z. B. ein einfaches Kreuzspulmeßgerät od. dgl.
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Um bei den gegebenen Verhältnissen eine Brücke zu erhalten, bei der
die Diagonalspannung in relativ weiten Grenzen linear zur Widerstandsänderung ist,
sind die Brückenzweige b, c der Brücken 5, 6 hochohmig ausgebildet und weisen einen
Widerstand in der Größenordnung von 10 k il auf, während die Widerstandsthermometer
a und die entsprechenden Brückenzweige d Widerstände in der Größenordnung von 100
II aufweisen.
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Wenn das Widerstandsthermometer a der Brücke 5 eine Temperatur =
tl° und das Widerstandsthermometer a der Brücke 6 eine Temperatur = t2° mißt, dann
wird, wie oben dargelegt wurde, der am Anzeigeinstrument 9 angezeigte Kompensationsstrom
dem Quotienten t1/t2 verhältnisgleich.
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In bekannter Weise kann der Kompensationsstrom zum Anzeigen, Registrieren
oder Regeln dieses Temperaturquotienten tl verwendet werden. t2 PATENTANSPROCHE:
1. Elektrischer Meßwertkompensator, bei dem eine an einem richtkraftfreien Galvanometer
anliegende Spannung durch eine Gegenspannung kompensiert wird, die in einem vom
Galvanometer gesteuerten Kompensationskreis entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß
vom Kompensationsstrom eine nach Maßgabe eines Meßwertes verstimmbare Brücke (6)
gespeist wird, an deren Diagonale (6', 6") der Galvanometerstromkreis liegt.
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2. Elektrischer Meßwertkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im Galvanometerstromkreis eine nach Maßgabe eines zweiten Meßwertes verstimmbare
weitere Brücke (5) eingeschaltet ist.
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3. Elektrischer Meßwertkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Anzeigeinstrument für den Kompensationsstrom ein Meßwerk
mit elektrischer Feder, vorzugsweise ein Brückenkreuzspulmeßwerk (9), dient, dessen
richtkraftbestimmende Spule von dem den Galvanometerstromkreis (5) speisenden Strom
durchflossen wird.
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4. Elektrischer Meßwertkompensator nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zweig (a) der Brücke bzw. der Brücken
von einem Widerstandsthermometer gebildet wird.