DE1917337A1 - Vorrichtung zur Kompensation der Ansprechkurve der in Messinstrumenten verwendeten Gleichrichterelemente - Google Patents

Description

Anwaltsakte: 6679 dk

Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Eder

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I. C. E* Industria Gostruzioni Elettromeccaniche

Mailand / Italien

"Vorrichtung zur Kompensation der Ansprechkurve der in Meßinstrumenten verwendeten GleicJaricliterelemente"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der auf der gleichen nichtlinearen Skala sowohl Ablesungen mit direkter Konstante als auch Ablesungen mit multiplizierter Konstante (beispielsweise x2, x3..«.; x1/2, xi/3....) von wechselnden Meßgrößen auf einem Drehspulmeßinstrument,insbesondere aber auf einem Vielfach-Meßinstrument, vorgenommen werden können.

Die Vorteile, welche durch die Verwendung einer Bereichsverdoppelungsvorrichtung bei Zeiger-Instrumenten für elektrische Messungen erzielt werden können, sind bekannt. Sie ermöglicht durch eine einfache Betätigung eines Umschalters oder dergl. die Verdoppelung aller Bereiche, die bei einem Vielfachinstrument beispielsweise eine Umschaltung des Skalenendwertes (S.E.) von 50 auf 100 bedeutet. Durch eine solche Umschaltung wird außerdem der Innenwiderstand des Gerätes nicht verändert, daher verändert sich die Meßschaltung aus der Sicht der Meßpunkte nicht. Die Verdoppelung des

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Bereichs ist Jedoch nur in Geräten mit linearer Skala anwendbar, da die auf die galvanometrischen Konstanten _; wirkende Vorrichtung die Bereichsausweitung durch zwei, oder drei usw. dividiert, weil sie eine lineare Funktion, des durch die Drehspule fließenden Stroms ist.

Im allgemeinen sind Jedoch lineare Skalenteilungen nur in Meßschaltungen für Gleichstrom möglich. Da aus praktischen Gründen für Wechselstrom-Meßschaltungen keine lineare Skalenteilung erreicht ^werden kann, wird hierdurch die Anwendung der vorteilhaften Verdoppelungsoder Verdreifachungs-Vorrichtung usw. verhindert.

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Zur besseren Klarstellung ist zu bemerken, daß bei Geräten der erwähnten Art (und insbesondere bei einem Meßinstrument mit Drehspulmeßwerk) zur Messung einer wechselnden Größe und insbesondere eines Wechselstroms dieser in einen Gleichstrom dadurch umgewandelt; wird, daß in den Stromkreis in Reihenschaltung mit der Spule ein Gleichrichterelement, beispielsweise eine Diode, geschaltet wird.

Hieraus ergibt sich offensichtlich, daß die Ablesungen auf einer nichtlinearen Skala erfolgen müssen.

Wenn zur Verdopplung des Bereichs eine geeignete Vorrichtung (insbesondere ein Widerstand) in an sich bekannter Weise in die Schaltung gelegt wird, ändert sich die Kennlinie des Meßwerks durch Einfügen der erwähnten Verdoppelung svorrichtung und bewirkt eine Verschiebung der Skalenteilung. Mit anderen Worten, in der Meßschaltung mit Gleichrichter besteht eine Beziehung zwischen der Stromstarke und der Spannung, die. durch eine Kurve beschrieben werden kann. Wenn nun eine Änderung in. der zu dieser

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Kurve gehörenden Schaltung eintritt, entsteht eine neue Kurve bzw. es wird die ursprüngliche Kurve verändert,so daß sie wegen Veränderung der Beziehung zwischen Stromstärke und Spannung eine andere Form und Neigung einnimmt.

Im besonderen müssen beim Benutzen einer Verdoppelungsoder Halbierungseinrichtung eines oder mehrerer Meßbereiche die Ablesungen des Anzeigewertes auf einer anderen Skalenteilung erfolgen, wodurch die Ablesungen komplizierter werden und die Benutzung des Meßinstruments erschweren.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitung dieser Nachteile.

Im besonderen soll durch die Erfindung erreicht werden, daß die gleiche nichtlineare Skala sowohl zur Ablesung mit direkter Konstante als auch zur Ablesung mit verdoppelter (oder halbierter usw.) Konstante verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß wird für diesen Zweck in Reihe mit dem ersten Gleichrichterelement (insbesondere einer Diode) ein zweites Gleichrichterelement (insbesondere eine weitere Diode), die der ersten gleich (oder im wesentlichen gleich) ist, geschaltet.

Dieses Einschalten geschieht gleichzeitig mit dem Einschalten der Bereichverdoppelungsvorrichtung bzw. durch die Bewegung eines Betätigungsorgans, z.B. einer Drucktaste, durch die gleichzeitig sowohl die Verdoppelungsvorrichtung als auch das zweite Gleiehrichterelement zugeschaltet wird.

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Es können die folgenden besonderen Falle auftreten:

(a) der zweite Gleichrichter ist alt dem ei&en identisch;

(b) der zweite Gleichrichter ist mit dem ersten Gleichrichter im wesentlichen datengleich, und in Pa&llelschaltung zu dem ersten ist ein geeigneter Widerstand vorhanden, durch den die Eigenschaften der beiden Schaltungsvarianten, von denen die eine mit einer Diode und die andere mit zwei Dioden in Reihenschaltung arbeitet, in Übereinstimmung gebracht werden (oder praktisch durch das Hinzufügen des erwähnten, in geeigneter Weise geeichten Widerstandes in Parallelschaltung zur ersten Diode identisch gemacht werden).

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Torrichtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ablnderungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung!

Fig. 5 einige Kennlinien;

Fig. A zwei Skalen, die eine zur Ifessung kontj licher Größen und die andere zur Messung von wechselnden Großen {

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Fig. 5 eine Darstellung nach. Pig. 2, jedoch mit Wertangaben für die Bauteile.

In dem Diagramm der Fig. 3 ist auf der Abszisse die Spannung V in Volt oder in Bruchteilen davon und auf der Ordinate die Stromstärke I aufgetragen.

In dem Diagramm der Fig. 3 (aus Gründen der Klarheit wurde eine logarithmische Teilung benutzt) gibt die Gerade A die lineare Funktion zwischen der an die Klemmen der Meßschaltung angelegten Gleichspannung mit dem die Drehspule durchfließenden Strom wieder. Die mögliche Verdoppelung der Stromkonstante (die durch das Einschalten eines geeigneten Widerstandes erhalten wird, der den Wert von Ri unverändert hält) bestimmt auch die Verdoppelung der Spannungskonstante. Infolgedessen erfährt ein Ablesewert an einem beliebigen Punkt der Geraden durch die Verdoppelung eine Verlagerung auf dieser entsprechend dem Wert von drei

2 2 2 linearen Einheiten auf der Abszisse.(s = χ + y )

Die Kurve B stellt dagegen die nichtlineare Funktion dar, welche die "an die Klemmen der Meßschaltung angelegte Wechselspannung mit dem in der Drehspule fließenden Strom verbindet, und zwar bei linearer Gradeinteilung der Ableseskalen (es wird darauf hingewiesen, daß die bei Wechselstrom entstehende Kurve B allgemein vom dynamischen Widerstand der Diode in Durchlaßrichtung, in Sperrichtung und dem in Reihe geschalteten Eichwiderstand abhängt, der im vorliegenden Fall einen solchen Widerstandswert hat, daß ein Skalenwert jvojL-4V—erreicht wird. Infolgedessen wird das Skalenfeld'des vorgeschlagenen Meßinstruments mit einer zweiten Gradeinteilung für Wechselstrommessungen versehen (die in Fig. 4 mit-G' bzeichnet ist), die der Kennlinienkrümmung der Diode entspricht., In diesem Fall könnte die Kurve B

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auf dem Diagramm durch eine der Linie A überlagerte Teilgerade dargestellt werden, während die Unterteilung der Ordinate entsprechend (d.h. mit Verdichtung am Anfang) verändert werden müßte.

Bei Verdoppelungsschaltung würde der Ablesepunkt für Wechselstrom auf der scheinbaren Geraden um einen Wert verschoben werden, der der Verlagerung des Ablesewertes für Gleichstrom auf der Geraden A entspricht. Diese Bedingung ist nur in dem Fall nachprüfbar, in dem die Kurven B und B¹ zusammenfallen, wobei unter der Kurve B¹ " die Strom-Spannungs-Kennlinie der vorangehend erwähnten Schaltung für Wechselstrom zu verstehen ist, jedoch bei Verdoppelung der Spannung-Strom-Parameter. Wie sich aus der graphischen Darstellung ergibt, weicht die Kurve B¹ wesentlich von der Kurve B ab. Die Gründe für diese Abweichung and in dem geringeren dynamischen Widerstand der Diode und in dem abweichenden Verhältnis zwischen Sperrstrom und Durchlaßstrom zu suchen.

Dieser Nachteil wird erfindung-sgemäß durch Wiederherstellung der ursprünglichen Bedingungen der Diode vermieden.

^ Dies wird erfindungsgemäß durch das Hinzufügen einer zweiten Diode in Reihenschaltung zur ersten erreicht.

Diese erste Diode ist in Fig. 1, welche ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung darstellt, mit D1 bezeichnet, während die zweite Diode bzw. die zusätzliche Diode mit D2 bezeichnet ist.

Das Zuschalten der Diode D2 geschieht gleichtzeitig mit dem Zuschalten der Bereichsverdoppelungseinrichtung. In der Praxis bewirkt die Bedienungsperson beim Betätigen des Umschalters (Dncktaste oder Hebel mit möglichst ein-

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fächer Betätigung) das Einschalten der Verdoppelungsvorrichtung und gleichzeitig das Einschalten des zweiten Gleichrichters bzw. der Diode D2. Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung, die der in Fig. 1 gezeigten ähnlich ist, ist wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 wieder das Meßinstrument mit S bezeichnet. Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 ist außer der mit D2¹ bezeichneten zweiten Diode noch der Widerstand R1 in Parallelschaltung zur ersten Diode D1 vorhanden, um eine bessere Übereinstimmung zwischen den Kurven B und B" zu erhalten.

Daher erfolgen die Ablesungen bei eingeschalteter Bereichsverdoppelung wieder auf der Skala G¹, die der zur Ablesung der Wechselstroawerte benutzten Skala ohne Bereichsverdoppelung und der Skala zur Ablesung mit direkter Konstante entspricht (die in der gleichen Fig. 4 sichtbare Skala G dient zur Ablesung von Gleichstromwerten sowohl mit direkter Konstante als auch mit multiplizierter Konstante). Die Eigenschaften der zweiten Diode (der in Reihenschaltung zur ersten liegenden Diode) müssen nicht unbedingt mit den Eigenschaften der ersten Diode identisch sein.

Zweckmäßigerweise soll die erste Diode gegenüber der zweiten einen geringfügig höheren Rückstrom aufweisen, da die Einstellung des Verhältnisses durch einen Zusatzwiderstand von dem Verwendungsgebiet der Dioden selbst abhängt, das letztlich der Empfindlichkeit und dem Bereich des Gerätes entspricht.

Die praktische Anwendung der Erfindung nach der Schaltung von Fig. 2 und die Werte, die nachfolgend beispielsweise angegeben sind, haben es ermöglicht, eine Übereinstimmung der Kurven B und B" mit einer höheren Präzision als 0,5% vom Skalenendwert des benutzten Meßinstruments zu erreichen.

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Diese Werte, die "beispielsweise gegeben werden, sind wie folgt:

R1 = 200 Kiloohmj
R2 = 5080 Ohm}

D.1- = D2, beispielsweise THI 12} der Innenwiderstand des Instruments S beträgt 2000 Ohm.

Die angegebenen Werte entsprechen der Schaltung derPig. 5

Patentanwalt Pipl.-lng. E. Ecler

iOnchsn 13, EllMbethstraB« 34

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Claims (2)

1. Dipl.-ing. 1.J

   Dii3fein*brtJ

   Patentansprüche

   Vorrichtung zur Durchführung von Ablesungen auf der gleichen nichtlinearen Skala sowohl mit direkter Konstante als auch von Ablesungen mit multiplizierter Konstante (Beispielsweise verdoppelter oder halbierter Konstante usw.) von wechselnder Größe in einem Meßinstrument, welches insbesondere ein Vielbereich-Meßinstrument mit Drehspule ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihenschaltung mit dem Gleichrichter ein zweiter Gleichrichter benutzt wird, der dem ersten im wesentlichen gleich ist und der in dem Augenblick zu- oder abgeschaltet wird, in welchem beispielsweise durch die Betätigung eines Umschalters oder dergl. die Multipliziervorriehtung zu- bzw. abgeschaltet wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ohmscher Widerstand in Parallelschaltung zum ersten Gleichrichter vorgesehen ist, um eine vollkommene Übereinstimmung zwischen beiden Gleichrichter-Kennlinien bei der Ablesung mit direkter Konstante und bei der Ablesung mit multiplizierter Konstante zu erhalten, welcher ohmsche Widerstand ebenfalls in dem Augenblick zu- oder abgeschaltet wird, in welchem die Multipliziervorrichtung zu- bzw. abgeschaltet wird.

   Patentanwalt

   Dlph-lflfcÄ ^Edei

   90 9 8 US/09 9 0