DE1203385B

DE1203385B - Device for converting a direct current into a proportional alternating current of greater power

Info

Publication number: DE1203385B
Application number: DEN21575A
Authority: DE
Original assignee: INSTR FABRIEK EN HANDEL VOORHE
Current assignee: INSTR FABRIEK EN HANDEL VOORHE
Priority date: 1961-05-29
Filing date: 1962-05-12
Publication date: 1965-10-21

Description

Vorrichtung zum Umwandeln eines Gleichstromes in einen proportionalen Wechselstrom größerer Leistung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln eines Gleichstromes in einen proportionalen Wechselstrom größerer Leistung mit einer aus einer fremden Gleichstromquelle erregten Steuerschaltung, deren Gleichgewicht durch eine in einem Magnetfeld drehbare, von dem Gleichstrom durchflossene Drehspule beeinflußt wird.Device for converting a direct current into a proportional one Alternating current of higher power The invention relates to a device for converting a direct current into a proportional alternating current of greater power with a control circuit excited by an external direct current source, its equilibrium by a rotating coil that can be rotated in a magnetic field and through which direct current flows being affected.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer verbesserten Umwandlungsvorrich tung der vorgenannten Art, bei der Lageänderungen der Drehspule durch Alterungserscheinungen u. dgl. keine Fehler mehr am Wechselspannungsäusgang hervorrufen können. The aim of the present invention is to provide one improved conversion device of the aforementioned type, in the case of changes in position the moving coil no more errors in the AC voltage output due to aging and the like can evoke.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Drehspule ausschließlich einem periodischen, magnetischen Wechselfeld von trapezförmiger Gestalt und konstanter Amplitude auszusetzen und die Steuerschaltung mit einem reinen Wechselspannungsausgang zu versehen. To solve the aforementioned problem, it is proposed according to the invention that the moving coil exclusively a periodic, alternating magnetic field of trapezoidal shape Shape and constant amplitude and expose the control circuit with a pure AC voltage output to be provided.

Vorzugsweise enthält die Steuerschaltung eine zweite Drehspule, die mit der ersten Drehspule mechanisch gekoppelt und in einem konstanten Magnetfeld angeordnet ist. Preferably, the control circuit includes a second rotating coil which mechanically coupled to the first moving coil and in a constant magnetic field is arranged.

Bei den bisher bekannten Umwandlungsvorrichtungen ist stets ein Gleichfeld vorhanden, und ein neben dem Gleichfeld noch vorhandenes überlagertes Wechselfeld sorgt allein für eine gewisse Dämpfung. In the previously known conversion devices, there is always a constant field present, and a superimposed alternating field that is still present in addition to the constant field alone provides a certain amount of cushioning.

Erst der erfindungsgemäße Vorschlag des ausschließlich vorhandenen Wechselfeldes führt zu dem angestrebten Ergebnis, weil bei vorhandenem Gleichfeld der Eingangsstrom die Lage der Drehspule beeinflußt. Für die ordnungsgemäße Umwandlung soll ja der Wechselspannungsausgang der Schaltung von den Schwingungen der Drehspule, nicht aber von ihrer Lage abhängig sein.Only the proposal according to the invention of the exclusively existing Alternating field leads to the desired result, because there is a constant field the input current influences the position of the moving coil. For proper conversion should the alternating voltage output of the circuit be protected from the oscillations of the moving coil, but not be dependent on their location.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die ein bekanntes und zwei erfindungsgemäße registrierende Meßinstrumente zeigen. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 ein Schaltbild eines bekannten registrierenden Meßinstrumentes, F i g. 2 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen registrierenden Meßinstrumentes, F i g. 3 ein erläuterndes Diagramm zur Vorrichtung nach Fig. 2; F i g. 4 ist ein Schaltbild einer anderen Ausführung eines erfindungsgemäßen registrierenden Meßinstrumentes. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, which show a known and two registering measuring instruments according to the invention. In the drawings, F i g. 1 is a circuit diagram of a known registrar Measuring instrument, F i g. 2 is a circuit diagram of a registering device according to the invention Measuring instrument, F i g. Fig. 3 is an explanatory diagram of the apparatus of Fig. 2; F i g. 4 is a circuit diagram of another embodiment of a recorder in accordance with the present invention Measuring instrument.

F i g. 1 zeigt die Drehspule 1 eines Spiegelgalvanometers, welchem über die Klemmen 2 der zu registrierende Gleichstrom zugeführt wird. Die Drehspulel liegt im Feld eines Magneten 12. Auf den Spiegel wird mit einer Linse 3 das Licht einer Lampe 4 gerichtet. F i g. 1 shows the moving coil 1 of a mirror galvanometer, which The direct current to be registered is supplied via terminals 2. The moving coil lies in the field of a magnet 12. The light is directed onto the mirror with a lens 3 a lamp 4 directed.

Das reflektierte Lichtbündel verteilt sich in der Ruhelage der Drehspule 1 zu gleichen Teilen auf zwei Photowiderstände 5 oder andere photoelektrische Wandler, die zusammen mit den Widerständen 6 eine Brückenschaltung bilden, die über die Klemmen 7 mit Wechselspannung gespeist wird. Wenn die Photowiderstände gleichmäßig beleuchtet werden, ist die Brücke im Gleichgewicht, so daß der Verstärker 8 kein Eingangssignal empfängt.The reflected light beam is distributed in the rest position of the rotating coil 1 in equal parts to two photo resistors 5 or other photoelectric converters, which together with the resistors 6 form a bridge circuit across the terminals 7 is fed with alternating voltage. When the photoresistors are evenly lit. the bridge is in equilibrium, so that the amplifier 8 has no input signal receives.

Wenn die Eingangsklemmen 2 ein Gleichstromsignal empfangen, dreht die Drehspule 1, so daß das reflektierte Lichtbündel ungleich auf die Photowiderstände 5 verteilt wird und die Brücke aus dem Gleichgewicht gerät. Nun gibt die Brücke eine Ausgangswechselspannung ab, die über den Verstärker 8 einem Motor 9 zugeleitet wird, der das Registrierorgan antreibt. Mit dem Registrierorgan und dem Motor 9 ist ferner ein Bezugspotentiometer 10 gekoppelt, das aus einer Bezugsstromquelle 11 gespeist wird und einen Gegenstrom durch die Drehspulel schickt, der von der Lage des Registrierorgans abhängig ist. Das Registrierorgan kommt deshalb in einer Lage zum Stillstand, in der der vom Potentiometer 10 gelieferte Gegenstrom den Eingangsstrom an den Klemmen 2 gerade aufhebt. When the input terminals 2 receive a DC signal, it rotates the rotating coil 1, so that the reflected light beam unequal to the photoresistors 5 is distributed and the bridge becomes unbalanced. Now there is the bridge an output alternating voltage which is fed to a motor 9 via the amplifier 8 that drives the register. With the register and the motor 9 a reference potentiometer 10 is also coupled, which consists of a reference current source 11 is fed and sends a countercurrent through the moving coil from the Location of the registration organ is dependent. The registration organ therefore comes in a Standstill position in which the countercurrent supplied by the potentiometer 10 is the input current at terminals 2 just picks up.

Ein Nachteil der zuvor beschriebenen Vorrichtung liegt darin, daß die Brücke nicht nur durch einen Eingangsstrom an den Klemmen 2, sondern auch durch andere Ursachen aus dem Gleichgewicht geraten kann und ihren Nullpunkt verändert. A disadvantage of the device described above is that the bridge not only through an input current at terminals 2, but also through other causes can get out of whack and change their zero point.

Dieser Nachteil wird bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung beseitigt. This disadvantage is eliminated in a device according to the invention.

In dem in F i g. 2 dargestellten Beispiel sind Komponenten, die auch in Fig. 1 gezeigt sind, mit denselben Bezugsziffern versehen. In the one shown in FIG. The example shown in Figure 2 are components that also shown in Fig. 1 are given the same reference numerals.

Bei dem registrierenden Meßinstrument gemäß F i g. 2 wird die Brücke 5, 6 über die Klemmen 7 nicht mit Wechselspannung, sondern mit Gleichspannung gespeist. Die Brücke 5, 6 kann nun nur dann ein Wechselspannungssignal abgeben, wenn sich das reflektierte Lichtbündel über die Photowiderstände bewegt, gleichgültig ob die Brücke im Mittel im Gleichgewicht ist oder nicht. Falls die Brücke im Mittel nicht im Gleichgewicht ist, liefert sie zusätzlich ein Gleichspannungsausgangssignal, welches, falls erwünscht, dadurch unterdrückt werden kann, daß man in eine der beiden Ausgangsleitungen einen Kondensator 13 legt. Der den Eingangsklemmen 2 zugeführte, zu registrierende Gleichstrom wird in Lichtbündelschwankungen umgewandelt durch Verwendung eines Magneten 12, der ein magnetisches Feld konstanter Amplitude, aber periodisch umkehrender Richtung liefert. Dies kann z. B. mit einem Elektromagneten verwirklicht werden. In the case of the recording measuring instrument according to FIG. 2 becomes the bridge 5, 6 are not fed with alternating voltage but with direct voltage via terminals 7. The bridge 5, 6 can now only emit an AC voltage signal when the reflected light beam moves over the photoresistors, regardless of whether the Bridge is on average in equilibrium or not. If the bridge does not on average is in equilibrium, it also supplies a DC voltage output signal, which, if desired, can be suppressed by going into one of the two Output lines a capacitor 13 sets. The input terminal 2 supplied, The direct current to be registered is converted into light beam fluctuations by Use of a magnet 12 that has a magnetic field of constant amplitude, however periodically reversing direction delivers. This can e.g. B. with an electromagnet be realized.

Wenn die Dreh spule von einem Gleichstrom durchflossen wird, führt sie eine schwankende Bewegung im periodischen Feld des Magneten 12 aus. Sie kommt erst zum Stillstand, wenn dieser Gleichstrom gerade durch den vom Bezugspotentiometer kommenden Strom kompensiert wird. Sobald dies der Fall ist, liefert die Brücke 5, 6 keine Wechselspannung mehr an den Verstärker 8, so daß der Motor 9 und damit das Registrierorgan und das Bezugspotentiometer 10 zum Stillstand kommen. When a direct current flows through the rotating coil, it leads they produce a fluctuating movement in the periodic field of the magnet 12. she comes only comes to a standstill when this direct current has just passed through the reference potentiometer coming electricity is compensated. As soon as this is the case, the bridge delivers 5, 6 no more AC voltage to the amplifier 8, so that the motor 9 and thus the Register and the reference potentiometer 10 come to a standstill.

Im Idealfall liegt die Drehspule 1 in ihrer Ruhelage parallel zum Magnetfeld des Magneten 12. Diese Annahme kann jedoch in der Praxis nicht immer erfüllt werden, unter anderem wegen Alterungen der Aufhängorgane der Drehspule. Wenn die Drehspule unter einem Winkel zum Magnetfeld steht, wird in ihr durch den periodischen Charakter des Magnetfeldes eine Wechselspannung induziert, welche in der Drehspule einen Wechselstrom verursacht, der auch bei Fehlen eines Gleichstromsignals eine Lichtbündelschwankung hervorrufen kann. In the ideal case, the moving coil 1 is parallel to the in its rest position Magnetic field of the magnet 12. However, this assumption cannot always be made in practice are met, among other things because of aging of the suspension elements of the moving coil. If the moving coil is at an angle to the magnetic field, the periodic character of the magnetic field induces an alternating voltage, which in the moving coil causes an alternating current, even in the absence of a direct current signal can cause a light beam fluctuation.

Es wird in der Drehspule nur während der kurzen Zeit, in welcher sich das Magnetfeld ändert, eine Spannung induziert, so daß die auftretenden Induktionsströme unzureichend sind, um die Drehspule in Bewegung zu setzen, weil diese eine ziemlich große mechanische Trägheit hat und weil die Induktionsströme nur zu Zeitpunkten auftreten, an denen das Magnetfeld nicht seine maximale Größe hat und sich ändert. Dies wird an Hand der F i g. 3 erläutert. It is in the moving coil only during the short time in which If the magnetic field changes, a voltage is induced, so that the induction currents that occur are insufficient to set the moving coil in motion because this one is quite has great mechanical inertia and because the induction currents only occur at times occur where the magnetic field does not have its maximum size and changes. This is illustrated in FIG. 3 explained.

Den Verlauf des Magnetfeldes zeigt die Kurven wobei zur Vereinfachung ein trapezförmiger Verlauf angenommen ist. Diese Flanken können erheblich steiler sein, als es die F i g. 3 zeigt. The curves show the course of the magnetic field where for simplification a trapezoidal course is assumed. These slopes can be considerably steeper be as it is the F i g. 3 shows.

Die Spannung, die von den Flanken des Wellenzuges in der Drehspule 1 induziert wird, sofern diese winklig zum Magnetfeld steht, ist bei b dargestellt. The tension produced by the flanks of the wave train in the moving coil 1 is induced, provided that it is at an angle to the magnetic field, is shown at b.

Es handelt sich um eine Folge von schmalen Spannungsimpulsen wechselnder Polarität, die entsprechende Stromimpulse in der Drehspule verursachen.It is a series of alternating narrow voltage pulses Polarity, which cause corresponding current pulses in the moving coil.

Das von den Stromimpulsen und dem Magnetfeld verursachte Moment c auf die Drehspule ist das Produkt der Kurven und b. Fig.3c zeigt, daß das resultierende Moment von kurzen symmetrischen Schwankungen um den Wert Null gebildet wird, die in relativ großen Abständen auftreten. Wegen ihrer mechanischen Trägheit reagiert die Drehspule nicht auf diese Momentanschwankungen. The moment caused by the current pulses and the magnetic field c on the moving coil is the product of the curves and b. Fig.3c shows that the resulting The moment is formed by short symmetrical fluctuations around the value zero occur at relatively large intervals. Reacts because of its mechanical inertia the moving coil does not respond to these momentary fluctuations.

Ein weiteres registrierendes Meßinstrument gemäß der Erfindung ist in Fig.4 schematisch dargestellt. Another registering measuring instrument according to the invention is shown schematically in Fig.4.

Hier sind das optische System und die Brücke gemäß F i g. 1 und 2 durch eine zweite Drehspule 14 ersetzt, die mechanisch mit der ersten Drehspule 1 gekoppelt und in einem konstanten Magnetfeld angeordnet ist, welches ein zweiter Magnet 15 erzeugt. Die Pendelungen der ersten Drehspule 1 werden auf die zweite Drehspule 14 übertragen, in welcher dann eine Wechselspannung induziert wird. Nur wenn die erste Drehspule stillsteht, d. h. wenn der zu registrierende Gleichstrom gerade vom Bezugsgleichstrom kompensiert wird, steht auch die zweite Drehspule 14 still, so daß sie keine Wechselspannung liefert.Here are the optical system and the bridge according to FIG. 1 and 2 replaced by a second rotating coil 14 that is mechanically linked to the first rotating coil 1 is coupled and arranged in a constant magnetic field, which is a second Magnet 15 generated. The oscillations of the first moving coil 1 are on the second Transferring moving coil 14, in which an alternating voltage is then induced. Just when the first moving reel is stationary, d. H. if the direct current to be registered is being compensated by the reference direct current, the second moving coil 14 is also at a standstill silent so that it does not supply any alternating voltage.

Solche Vorrichtungen haben den Vorteil, sehr einfach zu sein und bleiben auch arbeitsfähig, wenn die Drehspulen durch Alterungserscheinungen der Drehspulenaufhängung oder ähnliche Ursachen im Ruhestand gegenüber dem Magnetfeld erheblich verdreht sind. Eine Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 wäre, wenn das Lichtbündel vollständig neben den Photowiderständen liegt, völlig arbeitsunfähig. Such devices have the advantage of being very simple and remain able to work even if the moving coils are due to aging Moving coil suspension or similar causes retired from the magnetic field are significantly twisted. A device according to FIG. 1 and 2 would be if the light beam completely next to the photoresistors, completely incapable of working.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wurde zuvor für Servosysteme von registrierenden Meßinstrumenten beschrieben. Obwohl hier tatsächlich ein sehr wichtiges Anwendungsgebiet liegt, kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung aber auch ganz allgemein immer angewandt werden, wenn ein Gleichstromsignal in ein Wechselspannungssignal umgewandelt werden soll. The device according to the invention was previously used for servo systems described by recording measuring instruments. Although here, in fact, a very An important field of application is, however, a device according to the invention can also generally be used whenever a direct current signal is converted into an alternating voltage signal should be converted.

Claims

Claims: 1. Device for converting a direct current into a proportional alternating current of greater power with one from another DC source energized control circuit, the balance of which by one in one Magnetic field rotating coil through which direct current flows is influenced, characterized in that the moving coil is exclusively a periodic, magnetic Alternating field of trapezoidal shape and constant amplitude is exposed and the control circuit has a pure AC voltage output.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control circuit includes a second moving coil mechanically coupled to the first moving coil and is placed in a constant magnetic field.

Publications considered: Austrian patent specification No. 147 279; Swiss Patent No. 275 033; U.S. Patent No. 2 368 701; Journal: »Microtecnic«, Vol. VIII (1954), p.70ff.