DE1223455B - Selbsttaetiger Gleichstromkompensator, insbesondere Kompensationsschreiber - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIr

Deutsche KI.: 2Ie-32

Nummer: 1223 455

Aktenzeichen: C 33098IX d/21 e

Anmeldetag; 11. Juni 1964

Auslegetäg: 25. August 1966

Die Erfindung betrifft einen .GleMistromkompensator mit selbsttätigem Abgleich des -einen konstanten Widerstand durchfließeöden Komjiensätionsgleich-Stroms, bestehend aus einer Stromquelle zur Erzeugung des Gleichstroms, aus einem der Stromquelle flachgeschalteten, durch einen Abgleichmotor verstellbaren Widerstand zur Verstellung des der Stromquelle entnehihbaren Stroms und aus einer Vorrichtung zur Ermittlung der Differenz zwischen der unbekannten Meßgleichspannung und des an dem" Konstantwidefstand durch den Kompensationsström erzeugten Spannungsabfalls zur Steuerung des Abgielchmotors. Im besonderen befaßt sich die Erfindung mit einem Kompensationsschreiber.

Als Kompensätionsschreiber höherer Genauigkeit finden vornehmlich sogenannte Potentiometerkompensatoren in der bekannten Poggendorfschen Kompensationsschaltung Anwendung, bei der die zu messende Spannung durch eine GegensjJannung kompensiert ist, die an einem Schleif drähtwiderstand, der von einem konstanten Gleichstrom durchflossen ist, durch Verschieben des Widerstandsabgriffs erzeugt ist. Die Stellung des Widerstaridsäbgriffs wird dabei als Maß ■ für die unbekannte Meßspannung genommen und registriert, wobei die Verstellung des Abgriffs durch einen Motor erfolgt, der über Verstärker durch die Differenzspannung zwischen der Meßgleichspannung und der Kompensationsgleichspannung im Sinne der Herbeiführung der Differenz Null gesteuert ist.

Derartige Kondensatoren sind in hohem Maße wartungsbedürftig, da der vorgesehene Schleifdrahtwiderstand durch Verschmutzung und Abrieb bald zur Störung der Funktion des Schreibers führt. Es ist deshalb notwendig, das relativ teure Meßpotentiometer nicht nur in gewissen Zeitäbständen sorgfältig zu säubern, sondern auch von Fall zu Fall durch ein neues Potentiometer zu ersetzen.

Es sind schließlich Kondensatoren mit feinem richtkraftlosen Nullinstrument und einem Verstärker, der einen zur Meßgröße proportionalen Strom liefert, bekannt, bei denen das NüllinstrUment einen veränderlichen Kondensator betätigt, der zwischen einer Wechselspannungsquelle und dem Eingang des Verstärkers so eingeschaltet ist, daß der Ausgangsstrom des Verstärkers den Einfluß der Meßgröße ärn Nullinstrument kompensiert. Solche Anordnungen eignen sich nicht zum Aufbau genauer und schneller Schreiber, da einmal die dynamischen Eigenschaften des Nullinstruments den Frequenzgang der Meßvorrichtung ungünstig beeinflussen können und zum anderen die Registrierung der Meßgröße lediglich unter Anwendung eines zweiten elektromechanischen Gerätes, Selbsttätiger Gleichstromkompensator,
insbesondere Kompensationsschreiber

Anmelder:

Continental Elektroindustrie Aktiengesellschaft,

Askania-Werke,

Berlin 42, Großbeerenstr. 2-10

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Winfried Schutz, Berlin

nämlich eines Strommessers, erfolgen könnte. In anderen Vorrichtungen steuert die jeweilige Meßgröße mechanisch über einen Differentiältransförmafor eine Wechselspannung, die rhit einer zweiten Wechselspannung verglichen wird. Die zweite Spannung ist dabei mittels eines zweiten DifferentialtransfomiaförS, der in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz motorisch verstellt ist, erzeugt, und die Stellung der beweglichen Teile des zweiten Transformators ist ein

Maß für die Meßgröße. Solche Vorrichtungen eignen sich nicht zur genauen Messung Von Gleichspannungen oder Gleichströmen.

Def vorliegenden Erfindung lag die Aufgäbe zugrunde, die bekannten selbsttätigen Gleichstromkompensatoren zu verbessern und dafür Sorge zu tragen, däß das empfindliche Bauelement dieser Schreiber flicht rnehr zu Funktionsstörungen des Schreibers bzw. Minderung der Meßgenauigkeit der Kompensations-Vorrichtung führt.

Erfindüngsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Gleichstromkompensator der eingangs näher bezeichneten Bauart mit selbsttätigem Abgleich vorgeschlagen, der sich dadurch kennzeichnet, daß als Stromquelle eine , amplitudenstabilisiette Weehselspannühgsquelle mit nachgeschaltetem, motorisch verstellbarem, induktivem oder kapazitivem Widerstand zur Steuerung des Kompensatiönsstroms vorgesehen ist Und daß zwischen diesem Widerstand urtd dem konstanten Festwiderstand des Kompensators eine

Gleichriehtervorfichtung vorgesehen ist und daß mit den verstellbaren Teilen des induktiven oder kapazitiven Steuerwiderstandes eine Vorrichtung zur Anzeige der Stellung des beweglichen Teils dieses Widerstandes vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist bei Gleichstromkompensätoren nach der vorliegenden Erfindung als Wechselspannungsquelle ein Hochfrequenzoszillator vorgesehen. Dieser

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Oszillator speist in weiterer Ausbildung eine Brückenschaltung von Widerständen, die durch den induktiven oder kapazitiven Steuerwiderstand abgleichbar ist und deren steuerbare Brückenspannung zur Steuerung des Kompensationsstroms dient.

Die Figur erläutert .ein Ausführungsbeispiel. Es handelt sich um einen Kompensationsschreiber zur Temperaturmessung unter Verwendung eines Thermoelementes oder eines Strahlungspyrometers.

In der Figur bezeichnet 1 einen Transistor, der als aktives Schaltungselement eines harmonischen Oszillators über die Spule 2, die Verbindungsleitung 3 sowie einen Regeltransistor 4 mit einer Speisespannungsquelle 5 verbunden ist Auf dem Wickelkörper der Spule 2 ist eine zweite Wicklung 6 angeordnet. Sie weist eine Anzapfung auf, über die die Oszillatorspannung unter Emschältüng eines Kondensators 7 auf die Basis des-Transistors 1 zurückgekoppelt ist.

Zur Regelung der Amplitude der Oszillatorspannung ist die an der Wicklung 6 anfallende Oszillatorspannungsamplitude mit der konstanten Zenerspannung einer Zenerdiode$,y_;ergleichbar, Die Vergleichsspännürig ist * an' einem''Potentiometer. 9 einstellbar, und die Anordnung ist derart getroffen, daß beim Überschreiten der ^;;V^rgleic-Bsspanriüng- durch· die Oszillatoramplitude über die Diode 10 ein impulsförmiger Strom fließt, der an dem Widerstand 11. einen entsprechenden SpannungsabfaiLzur-Folge hat.

Der SpannungsabiiälTjm^djinWiderstand 11 steuert eine gegebenenfalls mehrstufige Transistorverstärkerstufe 12, die mit ihrer Ausgangsspannung ihrerseits den Regeltransistor,4. Jm,..Sinne der-Erhaltung der, O'sziUatorampiitude "steuert,! Der Oszillator 1 schwingt mit. einer konstanteö'Iireguenz'vön 10.0 kHz, und die OsziHatorspännung.istrnjitiels einer Spulenwicklung 20 aus dem Oszillator ^ausgekoppelt.
. Die Spule 20 ^:ist".5ßes;^ndteii einer Widerstandsbrückenschaltung 21,. fye neben den Spulenhälften 22 und 23 noch die .Kondensatoren 24 und 25 enthält. Die Kondensatoren'24 uad.25 sind als Differentialkondensatoren ausgebildet und gegenläufig verstellbar, d. h., bei Änderung, der Kapazität des Kondensators 24 ändert sich die Kapazität des Kondensators 25 um den gleichen Betrag, aber in entgegengesetzter Richtung. Nimmt also die Kapazität 24 zu, so nimmt die Kapazität 25 um einen entsprechenden Betrag ab. Die Brücke 21 ist !abgleichbar, so daß am Schaltungspunkt 26 bei" gleicher Größe der Kapazitäten 24 und 25 eine elektrische:. Wechselspannung nicht abgegriffen werden kann. Die beweglichen Teile der beiden Kondensatoren 24 und 25 sind mechanisch gekuppelt und über ein Getriebe 27 verstellbar.

Der Brücke 21 ist. eme'GIeichrichtervorrichtung 28, ein Siebkondensator 29 und ein hochohmiger Widerstand 30 nachgeschaltet. Mit 31 ist ein Festwiderstand bezeichnet, der von einem der Fehlerspannung der Brücke 21 proportionalen Gleichstrom durchflossen ist. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 31 ist mit der Meßgleichspannung, die an die Schaltungsklemmen 32 angelegt wird, verglichen und die Diffe- renzspannung mittels. eines Gleichstromverstärkers 33, der vorzugsweise als Modulatorverstärker (Chopperverstärker) ausgebildet ist, verstärkt. Die verstärkte Gleichspannung steuert einen Wechselspannungsverstärker 33 A, der Bestandteil des Verstärkers 33 ist. Diesem Verstärker ist eine Wechselspannung fester Frequenz entnehmbarj' deren Amplitude mit der Größe der Steuerspannung am Eingang des Verstärkers 33 variabel ist und deren Phasenwinkel mit dem Vorzeichen dieser Steuerspannung um 180° springt. Die Ausgangsspannung der Verstärkervorrichtung 33 ist als Steuerspannung über die Leitung 34 der Steuerwicklung eines Zweiphaseninduktionsmotors 35 zugeführt. Der Motor 35 ist beispielsweise als Ferraris,-motor ausgebildet. Er ist durch die Amplitude seiner Steuerspannung stetig in seiner Drehzahl steuerbar und ändert seine Drehrichtung beim Sprung des Phasenwinkels seiner Steuerwechselspannung. Die Welle des Motors 35 ist über ein Getriebe 36 mit dem Getriebe 27 und mit einer Schreibvorrichtung 37, die auf der Papierfläche 38 eines Schreibers beweglich ist, gekuppelt, und die Anordnung ist derart getroffen, daß bei einer von Null verschiedenen Differenz des Signals am Eingang des Verstärkers 33 die Kondensatoren 24 und 25 über das Getriebe 27, 36 vom Motor 35 derart versteift werden, daß der den Widerstand durchfüeßende^trom an diesem Widerstand einen Spannungsabfaifziir Folge hat, der dem der unbekannten, an den, "Klemmen 32 anliegenden Meßspannung, die z. B." durch- ein Thermoelement erzeugt ist,^ entspricht.

. Die beschriebene Anordnung weist den Vorzug auf,, daß der den Kompensationsstrom steuernde Widerstand keinerlei "dem Verschleiß unterworfene Teile, aufweist und daß;, der von ihm ausgesteuerte Strom stetig mit der Stellung des beweglichen Widerstandsteils veränderlich ist. Die der Erfindung entsprechende Schreibvorrichtung weist deshalb unter anderem auch' den Vorteil auf, daß auf der Schreibfläche 38 bei zeitlich veränderlicher Meßspannung ein kontinuierljc^ mit der Meßspanhüng veränderlicher Kurvenzug'aufgezeichnet wird, der die bei Potentiometerschreibern vorhandenen," durch die Wicklungssprünge des Potentiometers erzeugten. Unstetigkeiten nicht aufweist. Auch kann die Fehlerspannung der Brückenschaltung^ 21 unmittelbar oder nach Gleichrichtung über eine Differenzierstufe als geschwindigkeitsproportionale Gegenkopplungsspannung einem Eingang der Steuer- . Vorrichtung des Motors 35 zur Stabilisierung seiner Arbeitsweise zugeführt sein.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gleichstromkompensator mit selbsttätigem Abgleich des einen konstanten Kompensationswiderstand durchfließenden'Kompensationsgleichstroms, bestehend aus einer Stromquelle zur Erzeugung des Kompensationsgleichstroms, aus einem der Stromquelle nachgeschalteten, durch einen Abgleichmotor verstellbaren Steuerwiderstand zur Steuerung des Kompensationsstroms und einer Vorrichtung zur Ermittlung der Differenz zwischen der Meßgleichspannung und des an dem.'Kompensationswiderstand durch den Kompensationsgleichstrom erzeugten Spannungsabfalls zur Steuerung des Abgleichmotors, insbesondere Kompensationsschreiber zur Aufzeichnung von Thermospannungen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß als Strong quelle eine amplitudenstabilisierte Wechselspannungsquelle (1, 4) mit nachgeschaltetem, motorisch verstellbarem induktivem oder kapazitivem Widerstand (24, 26) zur Steuerung des Kompen^: sationsstroms vorgesehen ist, und dadurch, daß zwischen diesem Widerstand und dem konstanten Kompensationswiderstand (31) eine Gleichrichtervorrichtung (28) vorgesehen und der be-

wegliche Teil (27) des induktiven oder kapazitiven Steuerwiderstandes mit einer Vorrichtung (37) zur Anzeige und/oder Registrierung seiner Stellung verbunden ist.

2. Gleichstromkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (1, 4) eine abgleichbare Widerstandsbrückenschaltung (21) mit wenigstens einem vom Abgleichmotor (35) verstellbaren Widerstand (24) speist, und dadurch, daß die Fehlerspannung (26) der Brücke dem Gleichrichter (28) zugeführt ist.

3. Gleichstromkompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeicnhet, daß in benachbarten Brückenzweigen verstellbare Kondensatoren (24, 25) angeordnet sind, die durch den Abgleichmotor (35) über Getriebe (36, 27) gegensinnig um gleiche Beträge verstellbar sind.

4. Gleichstromkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Wechselspannungsquelle (1, 4) ein Hochfrequenzoszillator vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 920503;
Zeitschr. f. Instrumentenkunde, 1961, H. 6, S. 157 und 158.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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