DE1966278U - Elektrisches messinstrument mit bewegten magneten. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Meßinstrument insbesondere mit bewegten Magneteinheiten*

In der letzten Zeit ist der Bedarf an elektrischen Meßinstrumenten mit annehmbarer Genauigkeit und niedrigen Kosten ge-

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wachsen. Derartige Instrumente werden in zunehmendem Maße verwendet, und ihre Verwendung reicht von Kraftfahrzeugen bis zu photographischen Belichtungsmessern«. Für alle diese Anwendungen ist es wünschenswert, ein kompaktes Instrument zu haben, dlas einen genauen Nullpunkt hat, der empfindlich einstellbar und annehmbar gut gedämpft ist, so daß- genaue Ablesungen möglich sind.

Bei bekannten Meßinstrumenten wird zum genauen Able sen ein Nullpunkt-Stellmagnet verwendet, um eine bewegliche Mag— neteinheit und einen Zeiger zu fixieren, wenn das Instrument nicht erregt wird. Eine genaue Ablesung hängt auch von der Empfindlichkeit ab, wie sie sich durch einen Yo11skalen—Ausschlag äußert, indem die erregenden Spulen nebengeschlossen oder die Ebene des lullpunkt-Stellmagnets gegen die Ebene der beweglichen Magnete verändert wird, um die Empfindlichkeit einzustellen. Wenn jedoch Spulennebenschlüsse oder mehrere Magnete

zur Nullpunkts— und Empfindlichkeitseinstellung verwendet werden s steigen der Aufwand und die Kosten für das Instrument an.»

Die Instrumentennutzbarkeit hängt auch von der Instrumentendämpfung ab. Wenn ein Instrument nicht gedämpft ist, ist ©ine .Ansprechzeit groß, wobei unter Ansprechzeit die Zeitverzögerung zwischen einer Energieänderung und dem Zeitpunkt verstanden werden soll, zu dem der Zeiger stillsteht. !Ferner ist die Ablesung Fehlern ausgesetzt, die auf transiente Effekte, Schwingungen, Stöße uswo in ungedämpften Instrumenten zurückzuführen sind» Viskositäts— und elektrodynamische Dämpfung ist bereits bekannt. Die Aufbewahrung einer viskosen Dämpfungsflüssigkeit und die Bestimmung der genauen zu verwendenden llüssigkeits— menge, sind jedoch nur einige der bei der Tiskositätsdämpfung auftretenden Schwierigkeiten» Normalerweise haben die Instrumente eine elektrodynamische Dämpfung, die aber zusätzliche; Magnete erfordert, was jedoch zu einer Steigerung der Abmessungen und Kosten führt.

Bei derartigen elektrischen Meßinstrumenten ist es weiterhin wünschenswerts daß sie in einer Blindkonstruktion zusammengebaut sind, bei der die -Drehwelle von einer inneren Einheit gelagert ist. Das wird im allgemeinen bei den bekannten Einrichtungen dadurch erzielt, daJä ein Hilfsrahmen verwendet wird, von dem die bewegliche Magneteinheit gelagert ist, so daß der Hilfsrahmen und die bewegliehe Magneteinheit eine Unteranordnung bilden, die anschließend im Gehäuse angeordnet wird. Bei dieser Konstruktion ist jedoch ein zusätzlicher Produktionsschritt in Form der Anordnung der ühteranordiiung erforderlich.,

Unter "Vermeidung der genannten Schwierigkeiten und Eaenteile ist das Meßinstrument gemäß der Erfindung so ausgebildet,

daß ein magnetischer Werkstoff an einem äußeren Teil des Instrumentengehäuses genau angeordnet wird, so daß die Längs- oder Polachse des magnetischen Werkstoffs die Drehachse der bewegli— _Ä chen Magneteinheit des Instruments schneidet« Da das Gehäuse nur aus einem elektrischen Isolierstoff "besteht, ist das von magnetischem Werkstoff erzeugte Magnetfeld mit der beweglichen Magnet einheit gekoppelt, so daß die Dr.ehlage des magnetischen Werkstoffs den Nullpunkt der beweglichen Magneteinheit bestimmt. Die Bewegung des magnetischen Werkstoffs entlang seiner Längsachse bewirkt eine Empfindlichkeitsänderung ohne Änderung des ÜTullpunktSo Die Genauigkeit wird weiter durch eine Dämpfungsi— platte erhöht5 die aus einem leitenden_s nichtmagnetischen Werkstoff besteht, der so angeordnet ist, daß die Drehachse des * Permanentmagnets in der Ebene der Dämpfungsplatte liegt« lerner dient die Dämpfungsplatte zur Anordnung der zu dem Meßwerk gehörenden Spule in ihrer richtigen Lage und zur Erleichterung der blinden Montage des Meßwerks»

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen?

Figo 1 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Meßinstruments gemäß der Erfindung|

Fig» 2 eine ausieinandergezogene Ansicht des Instruments

von Pig. 1 ι

von

Mg, 3 eine Aufsicht auf das Instrument/Iig„ 1 bei entferntem Deckel;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4. in Pig. 3f und Fig» 5 einen Schnitt entlang der Linie 5—5 in Fig« 4« Gemäß Fig. 1 hat ein elektrisches Meßinstrument gemäß, der Erfindung ein hohles Gehäuse 10 mit einem Boden 11 und einem Deckel 12, die durch Befestigungsmittel wie einen Bolzen 13

und eine Kiemmutter 14 zusammengehalten werden. Die Gehäuseteile 11 und 12 "bestehen aus einem nichtmagnetischen Tferkstoff wie einem Kunststoff, während ein Torderteil 15 des öfteren Gehäuseteils 12 einen transparenten Teil 16 hat, um den Blick auf eine Anzeigeskala 17 und einen Zeiger 18 zu erlauben.

Gemäß Pig. 2 hat der Boden 11 einen Hohlraum 20, der durch entgegengesetzte Endwände 21 und 22 "begrenzt ist. Ein erster Hohlraumabschnitt 23 in der Hähe der Endwand 22 verläuft im wesentlichen quer zur Breite des Bodens 11 und steht mit einem zweiten Teil 24 in Verbindung, der Kleiner ist, so daß Öffnungen 25 und äußere Aussparungen 26 hergestellt werden können. Zwei nach innen verlaufende Rippen 27 am Boden 11, begrenzen einen dritten Hohlraumteil 28. Zwei Queraussparungen 30 legen eine , Querachse quer zur Breite des Bodens 11 fest. Senkrecht zu einer Ebene, die durch die Querachse und durch eine zentral angeordnete Längsachse bestimmt wird, befindet sich eine Drehachse am Schnittpunkt dieser beiden Achsen.

Zwei Lageredelsteine 31 und 32 (vergl. Fig. 4) befinden sich in den Gehäuseteilen 11 bzw. 12, um eine drehbare Magneteinheit 33 drehbar um die Drehachse zu lagern. Aussparungen 30 tragen eine Dämpfungsplatte 34, die noch genauer beschrieben werden soll. Eine magnetische Betätigungsspu^e 35, die elektrisch '^s an die Kiemmuttern 14 angeschlossen ist, ist zwischen der Dämpfungsplatte 34 und den Rippen 27 eingekeilt.

Gemäß Pig. 2 besteht die Dämpfungsplatte 34 aus einem planaren und unmagnetischen elektrischen Leiter wie Kupfer. Zwei getrennte, parallele Querschlitze 36 und 37 erlauben eine freie Drehung der Magneteinheit 33. Streifen 38, die normal zu der Ebene der Dämpfungsplatte 34 liegen, dienen zur genauen Anordnung der Spule 35 bezüglich der Magneteinheit 33 und der

Dämpfungsplatte 34» Ein Mittelstüek 40 ist gegen die Ebene der Dämpfungsplatte 34 senkrecht versetzt, um einen vertikalen Schlitz 41 in dieser zu ermöglichen. Durch diese Konstruktion wird die , Drehachse einer Welle 42 für die Magneteinheit in der Ebene der Dämpfungsplatte 34 festgehalten. Vorzugsweise ist der Schütz: so bemessen, daß eine Blindmontage möglich ist, die noch genauer erläutert werden soll.

Die Magneteinheit 33 umfaßt den Zeiger 1.8, einen ersten Magnet 43 und einen zweiten Magnet 44 _s die an. der Welle 42 befestigt sind. Die Magnete 43 und 44 sind in bekannter Weise astatisch montiert, so daß die Pollachsen jedes Magnets senkrecht auf der Achse des Zeigers 18 stehen. Wenn das Instrument gemäß den Figuren 3—5 zusammengebaut ist, kann die Mag- * netsLnheit 33 eine begrenzte Drehung ausführen, die durch die Öffnung durch die Spule 35 und den Aufbau des Hohlraums 20 im unteren Teil 11 bestimmt ist.

Um den Nullpunkt des Zeigers 18 einzustellen, ist ein genau angeordneter Schlitz 50 quer zum Deckel 12 in einer Außenfläche 51 so ausgebildet, daß er die Drehachse der Magneteinheit 33 schneidet. Eine ein Magnetfeld erzeugende Einheit, schematisch als ein Magnetstreifen. 52 abgebildet, befindet sich in dem Schlitz 50» Im allgemeinen sollte die Magnet— feld erzeugende Einrichtung schmiedbar, duktil und sonst be— arbeitbar sein, sowie aus einer Permanentmagnetlegierung mit hoher Koerzitivkraft wie Cunife bestehen (eine legierung mit einer Zusammensetzung von 60 fo Kupfer, 20 $· I ick el und 20$ Eisen). Anstelle eines Streifens kann auch ein Draht, wie ein Ounife-Draht verwendet werden«. Die Drehlagen des Magnet— Streifens 52 und des Schlitzes 50 relativ zur Drehachse der Magneteinheit 33 bestimmen den Nullpunkt der Magneteinheit 33»

In dem abgebildeten speziellen Aus führung s "bei spiel wird ein Instrument mit dem Nullpunkt in der Skalenmitte verwendet. Durch Bearbeitung des Schlitzes 50 während der Herstellung des Gehäusedeckeis 12, kann, wie festgestellt wurde, eine Bullpunktsgenauigkeit von 5 i° erreicht werden.

Die Empfindlichkeit des elektrischen Meßinstruments hängt von der Lage des Drahts 52 im Schlitz 50 ab. Wenn der Draht- 52 radial zur Drehachse der Welle 42 verschoben wird, schwankt das Rückstelldrehmoment, das durch das vom Draht 52 zum Magnet· 43 gekoppelte Magnetfeld erzeugt wird, und damit auch die Empfinde lichkeit. Die Polachse des durch den Draht 52 erzeugten Magnet-" felds bleibt jedoch unverändert, so daß der Nullpunkt ebenfalls unverändert bleibt. Wenn die Empfindlichkeitseinstellung beendet ist, wird der Draht 52 im Schlitz 50 verankert.' Wenn der G-ehäus ede ekel 12 aus dem richtigen Werkstoff besteht, kann die Verankerung einfach durch Erwärmung des Gehäuses zum Schmelzen der Teile 54 des Werkstoffs und damit zum Verschließen des Schlitzes 50 vorgenommen werden, indem der Magnetstreifen 52 am Deckel 12 festgeklebt oder durch irgendeine andere bekannte Maßnahme festgehalten wird.

Da die Dämpfungsplatte 34 aus einem unmagnetischen elektrischen Leiter wie Kupfer besteht, führt die Bewegung der Magnete 43 und 44 zur Erzeugung von Wirbelströmen in der Dämpfungsplatte 34. Bekanntlich sind die durch diese Wirbelströme erzeugten Magnetfelder entgegengesetzt zu den sie induzierenden Feldern gerichtet, so daß die Wechselwirkung der Magnetfelder, die von den Magneten 43 und 44 sowie der Dämpfungsplatte 34 erzeugt werden, jede Schwingung dämpft, die durch Inergieänderungen oder durch mechanische Schwingungen oder Stöße hervorgerufen werden,,

Wie aus den. Figuren 4 und 5 insbesondere ersichtlich ist, ist das elektrische Instrument "blind gelagert. Da die blinde Montage normalerweise schwierig ist, erleichtert der in der Dämpfungsplatte 34 vorhandene Schlitz 41 die Blindmontage. Der Schlitz 41 ist so bemessen, daß die Welle 42 etwas gegen die Indwand 21 geneigt ist, um den Massenmittelpunkt der Magneteinheit gegen die Endwand 21 zu verschieben, wenn die Welle 42 richtig im unteren Lagerstein 31· gelagert ist. Eine stabile .Anordnung der Magneteinheit 33 wird dadurch erzielt, während das obere Ende der Welle 42 etwas aus ihrer richtigen lage verschoben ist. Wenn der Deckel 12 des Gehäuses während der Montage richtig angeordnet wird, decken sich die Schlitze im Deekel 12 mit den Schlitzen 30 und greifen an der Dämpfungsplatte 34 an, um den Deckel 12 von Anfang an richtig anzuordnen.. Wenn der Deckel 12 zum Boden 11 abgesenkt wird, greifen die relativ geneigten Lagerflachen am Ende der Welle 42 und im oberen Lagerstein 32 aneinander an und die Welle 40 gleitet dahin, um richtig im Lagerstein 32 gelagert zu werden.

Es ist daher ersichtlich, daß die Dämpfungsplatte 34 aus drei grundsätzlichen Gründen verwendet wird. Erstens besteht ihr Hauptzweck in der Erreichung einer elektrodynamischen Instrumentendämpfung. Außerdem hält die Dämpfungsplatte 34 die Welle 42 während der Montage fest und ordnet die Magnetspule 35 im Boden 12 zusammen mit den Rippen 27 richtig an.

Durch die Erfindung wird also ein elektrisches Meßinstrument angegeben, dessen Genauigkeit grundsätzlich durch die Bearbeitungstoleranzen bestimmt ist. Daher werden die Anforderungen an eine einfache lullpunktseinstellung erfüllt. Der Nullpunkt und die Empfindlichkeit werden durch eine ein Magnetfeld erzeugende Einrichtung bestimmt, die in einer festen

Winkellage angeordnet ist, aber gleichzeitig verschiebbar ist, um die Empfindlichkeit des Instruments zu verändern. Außerdem hat das Instrument eine Spulenhalterung, die zusätzlich das
Instrument dämpft und blinde Montage der lagersteingelagerten Halterung erleichtert.

S ohutz ansprüohe

Claims (9)

unsere Akte: 1860 Sohutzansprüche

1. Elektrisches Meßinstrument mit einem unmagnetisehen, hohlen G-ehäuse, mit einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Welle zur Drehung um eine erste Achse, mit einem an der Welle befestigten Zeiger, mit mehreren getrennten, planaren Permanentmagneten, die an der Welle befestigt sind, mit einer Spule und mit einer Spulenhalterung in dem G-ehäuse in der Iahe eines der Magnete, gekennzeichnet durch eine Nullpunkts- und Empfindlichkeitseinstellung mit einem magnetfelderzeugenden Element(52), mit einer außen an dem Gehäuse (10) ausgebildeten Einrichtung zur Halterung des magnetfelderzeugenden Elements, so daß ein Magnetfeld erzeugt wird, dessen Pole in ihrer Winkellage gegen die Welle (42) festliegen, um den Nullpunkt festzuhalten, wenn die Spule nicht erregt ist, wobei das magnetfelderzeugende Element in der Halterung (50) verschiebbar ist, um die Kopplung zwischen dem magnetfelderzeugenden Element und einem der Magnete (43, 44) ohne Änderung der Nullpunktseinstellung zu verändern, und mit einer Einrichtung (z. B. 54) zum festhalten des magnetfelderzeugenden Elements O

2. Meßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das magnetfelderzeugende Element ein Magnetstreifen(52)ist, und daß die Halterungseinrichtung ein außen in dem Gehäuse (10) ausgebildeter Schlitz (50) ist, der in einer senkrecht zu der Achse der Welle (42) angeordneten Ebene verläuft, so daß der Magnetstreifen (52) in dem Schlitz verschiebbar ist, um die magnetische Kopplung zwischen dem Magnetstreifen und den Permanentmagneten (43» 44) zu verändern.

3. Meßinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das magnetfeiderzeugende Element ein Draht ist.

4. Meßinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Deckel (12) und einen Boden (11) hat, die aufeinander eingepaßt aneinander angreifen können, um einen inneren Hohlraum (20) zu "begrenzen, sowie eine Klemmeinrichtung (13, 14) hat, um den Boden und den Deckel zusammenz:uklemmen, wobei die Klemmeinrichtung außerhalb des Bodens und des Deckels ist.

ο Meßinstrument nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenhalterung durch eine erste und eine zweite Lagerstelle (32 bzw. 31·) gebildet wird, daß die erste Lagerstelle (32) im Deckel (12) und die zweite Lagerstelle (31) im Boden (11) des Gehäuses angeordnet ist, und daß die Lagerstellen in den Deckel und in den Böden des Gehäuses von dem Hohlraum her eingepreßt sind.

6. Meßinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerstellen von einem ersten und einem zweiten Lagerstein (32 bzw. 31) der Halterung in dem Gehäuse gebildet werden, die die Welle mit einem der Lagersteine ausrichtet, wenn die Welle von dem anderen der Lagersteine getragen wird, um eine Blindmontage des Gehäuses zu erleichtern.

7. Meßinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekenn-* zeichnet, daß die Halterung ferner mehrere Rippen (27) und eine Platte (34) hat, deren Ebene die erste Achse enthält und von den Hippen getrennt ist, und daß die Rippen einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sind und sich in den Hohlraum nach innen von den Seitenwänden des Gehäuses parallel zu der Ebene der Platte erstrecken.

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8. Meßinstrument na eh. Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (34) aus einem unmagnetischen elektrischen leiter besteht.

9. Meßinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Platte (34) mehrere getrennte, parallele, längliche öffnungen (36, 37) hat, ein in der Mitte angeordnetes, versetztes Stück (40, 41·), das senkrecht zu den länglichen Öffnung verläuft, und einstückige Streifen (38) hat, die senkrecht aus der Platte vorspringen, daß die Platte in dem Gehäuse und die Welle in der Mähe des versetzten Stücks zur Anordnung der Welle und der Platte in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, daß das versetzte Stück so dimensioniert ist, daß die WeI-lenaehse zu Beginn der Montage etwas verschoben ist, wenn das eine Ende der Welle richtig in einem der Lagersteine angeordnet ist, daß das andere Ende der Welle durch den anderen Lagerstein angreifbar ist, wenn der Deckel und der Boden des G-ehäuses; eingepaßt ineinandergreifen, daß die Öffnungen und das versetzte Stück erlauben, daß die Welle und die Platte in einer gemeinsamen Ebene liegen, daß im fertigen Meßinstrument jeder der mehreren Magnete durch jede der länglichen öffnungen zur Drehung dagegen verläuft, und daß die Platte eine elektrodynamische Dämpfung erzeugt und die Streifen an der Spule angreifen, um die Spule bezüglich der Platte und der Welle anzuordnen.