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Elektrischer Kreis für einen mittelbar erregten elektromagnetischen
Fühler
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kreis für mittelbar erregte elektromagnetische Fühler, wie sie beispielsweise zum Messen von Materialdeformationen (also als Dehnungsmesser) aber auch bei verschiedenen Typen von Registrierwaagen Verwendung finden.
Der konstruktive Aufbau eines solchen Fühlers kann als bekannt vorausgesetzt werden. Er besitzt wenigstens einen mit einer torroidalen Erregerwicklung versehenen Kern und eine koaxial angeordnete Aufnahmespule. Üblicherweise sind zwei Aufnahmespulen vorgesehen, die in einer Brücke mit Stromrichtern eingeschaltet sind. Die Stromrichter haben die Aufgabe, das gerichtete Signal von der Phase des gemessenen Signals abhängig zu machen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Stromrichter mittels einer Hilfsspannung, der sogenannten Polarisationsspannung, die mit dem gemessenen Signal konphas ist, zu steuern.
Bisher wurde die Polarisationsspannung von einem sogenannten Polarisationsfühler erzeugt oder es wurde ein Polarisationsumspanner als Quelle der konphasen Polarisationsspannung verwendet.
Bei der Erfindung hingegen erfolgt die Erzeugung der Polarisationsspannung wesentlich einfacher und billiger dadurch, dass auf den Kern oder die Kerne, welche zur unmittelbaren Erregung des Fühlers dienen, je eine Hilfswicklung aufgebracht wird, die in der Brücke elektrisch in jene Zweige eingeschaltet sind, welche die Aufnahmespulen enthalten.
Insbesondere handelt es sich bei der Erfindung um einen Kreis für einen mittelbar erregten, zur Umwandlung einer zu messenden mechanischen Grösse (z. B. einer Dehnung) in eine elektrische Grösse bestimmten Fühler, welcher mit toroidalen Erregerwicklungen versehene Kerne und Aufnahmespulen zur Messung des magnetischen Flusses aufweist, der in einem durch die mechanische Grösse auf Verdrehung beanspruchten Torsionskörper entsteht, wobei die Aufnahmespulen in zwei benachbarte Zweige einer Brückenschaltung geschaltet sind, zwischen denen ein Ende der das Anzeigeinstrument oder den Eingang einer Regelvorrichtung aufweisenden Diagonale liegt, welcher Kreis erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fühlerkerne ausser den Erregerwicklungen noch je eine Hilfswicklung aufweisen,
welche in die die Aufnahmespulen enthaltenden Brückenzweig eingeschaltet sind.
Auf diese Art wird einfach und billig eine Quelle der Polarisationsspannung von niedrigem Innenwiderstand gewonnen, die eine Spannung gibt, welche mit der mit den Aufnahmespulen aufgenommenen Spannung genau konphas ist.
In der Zeichnung sind einige Beispiele der Kreise, welche den Gegenstand der Erfindung bilden" schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist ein Kreis mit den Stromrichtern und in Fig. 2 ist ein Kreis mit dem durch einen Servomechanismus betätigten Potentiometer gezeigt.
In Fig. 1 der Zeichnung sind die Fühlerkerne mit 5 und 5'bezeichnet. Zur Erzeugung des konstanten Wechselfeldes sind sie mit den Erregerwicklungen 6 und 6'versehen, die an einer konstanten Wechselspannungsquelle liegen. Die Aufnahmespulen 4 und 4'liegen in zwei benachbarten Brückenzweigen, die über das Potentiometer 9 miteinander verbunden sind. In jedem dieser Brilckenzweige ist ausserdem noch zur erfindungsgemässen Erzeugung der Polarisationsspannung eine Hilfswicklung 7 bzw. 7'eines Fühlerkernes 5 bzw. 5" einbezogen. Die Gleichrichter 8 stellen mit dem Potentiometer die rechte Brückenhälfte dar. In der waagrechten Brückendiagonale ist das Anzeigeinstrument 11 (bzw. eine Regelvorrichtung 12,14 gemäss Fig. 2) angeordnet.
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Der Wechselstrom, welcher den toroidalen Wicklungen 6 und 6'zugeführt wird, induziert in den Wicklungen 7 und 7'eine Spannung e, welche dieselbe Form hat und mit der Spannung der Aufnahmespulen 4 und 4'konphas ist. Die an diesen Spulen 4 und 4'abfallenden Spannungen e sind bekanntlich dem gemessenen Drehmoment proportional. Diese Spannung hat in den beiden Spulen 4 und 4'einen gegenseitig entgegengesetzten Sinn, entsprechend dem gegenseitig entgegengesetzten Sinne der Längskomponenten des magnetischen Flusses bei den Doppelfühlern. Bei den einfachen Fühlern wird die gleiche Wirkung durch die Schaltung der Aufnahmespule eines einfachen Fühlers in den Schenkeln zwischen die Abgriffe der Potentiometer 9 und 10, d. h. in Reihe mit dem Messgerät 11 erreicht.
Mit dem Strom, welcher infolge der Polarisationsspannung e durch den Kreis der Potentiometer 9 und 10 fliesst, wird der Arbeitspunkt der Stromrichter 8 in das lineare Gebiet verschoben. Durch den Spannungsabfall dieses Stromes an den Potentiometern 9 und 10 wird die Brücke aus dem Gleichgewicht gebracht. Durch Verstellen des Potentiometers 9 kann die Brücke wieder abgeglichen und die gemessene Spannung kompensiert werden. Der Bereich des Messgerätes kann entsprechend der Einstellung des Potentiometers 10, das zumeist als dekadisches Stufenpotentiometer ausgebildet ist, erweitert werden.
Der Kreis nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen jenem nach Fig. 1, nur mit dem Unterschied, dass die Stromrichter 8 fehlen, so dass der Anfang der Wicklung 7 mit dem Ende der Wicklung 7'über das Potentiometer 10 verbunden ist und dass zwischen den Schleifern der Potentiometer 9 und 10 der Eingang eines Verstärkers 14 eingeschaltet ist. An den Ausgang des Verstärkers 14 ist die Steuerphase eines zweiphasigen Asynchronservomotors 12, welcher den Schleifer des Potentiometers 10 verstellt, angeschlossen.
Die Erregerphase dieses Servomotors 12 liegt an der Wechselstromquelle 15.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die durch die gemessene Spannung e verursachte Unsymmetrie in der Brücke durch das vom Servomotor 12 betätigbare Potentiometer 10 automatisch ausgeglichen. Der
EMI2.1
Wahl der Windungszahl der Wicklungen 7 und 7'kann man die jeweils für eine bestimmte Empfindlichkeit erforderliche Spannung erzeugen. Versieht man die Wicklungen 7, 7'mit Abzapfungen, so kann man durch Umschaltung auf verschiedene Spannungen den Messbereich des ganzen Kreises ändern. Da die Spannung in gleicher Weise wie die Spannung e von der Temperatur, von der Schwankung der Erregerspannung 13 und von andern ähnlichen Umständen abhängig ist, haben diese Einflüsse keine Auswirkung auf die Messgenauigkeit.