DE683034C - Device for converting small direct voltages into proportional alternating voltages - Google Patents

Description

Einrichtung zur Umformung kleiner Gleichspannungen in verhältnisgleiche Wechselspannungen Die Aufgabe, Gleichspannungen zu Regelvorgängen heranzuziehen, stößt auf erhebliche Schwierigkeiten, wenn die zur Verfügung stehenden Gleichspannungen sehr klein sind. Ein solcher Fall liegt z. B. vor, wenn die Temperatur von Glühöfen auf einem gewünschten Wert konstant gehalten werden soll und die Messung der hohen Temperaturen mit Hilfe von Thermoelementen geschieht. Da die zur Auslösung des Regelvorganges zur Verfügung stehenden Schwankungen der Thermospannung so gering sind, daß eine unmittelbare Beeinflussung der Regeleinrichtungen nicht möglich ist, hat man sich dadurch geholfen, daß man mit dem Thermostrom ein Galvanometer speiste, dessen Ausschlag, sei es über Photozellen, Bolometer oder auch direkt unter Verwendung von Fallbügelinstrumenten, zur Auslösung des Regelvorganges benutzt wurde. Der Umweg über Galvanometer und Photozelle oder über Galvanometer und Fallbügeleinrichtung ist insofern nachteilig, als zur genauen Anzeige der kleinen in Betracht kommenden Ströme nur höchstempfindliche Instrumente verwendbar sind, deren sachgemäße Behandlung im rauhen Werkstattbetrieb nicht gewährleistet ist, und außerdem wird die ganze Regeleinrichtung hierdurch kompliziert und teuer. Andererseits ist eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der Thermospannungen über einen magnetischen Verstärker Stromrichtern zugeführt werden, wodurch sich eine stetige Temperaturregelung erzielen läßt. Dieser magnetische Verstärker besteht aus vier gleichen Eisenkernen mit je vier Wicklungen. Diese vier Kerne sind wechselstromseitig in Reihe geschaltet, während ein Hilfsgleichstrom in zweien der Kerne in entgegengesetzter Richtung fließt wie in den beiden anderen. Durch diese Hilfsströme werden die Kerne periodisch gesättigt, so daß an den Sekundärwicklungen theoretisch dann keine Spannung auftreten kann, wenn in den Primärwicklungen kein Gleichstrom fließt. Diese Anordnung ist zwar sehr stabil, da sie keine beweglichen Teile enthält, sie hat aber den Nachteil, daß der Vormagnetisierungsgleichstrom sehr genau konstant gehalten werden muß, da andernfalls bereits im Ausgangskreis Wechselströme auftreten, selbst wenn der Strom des Thermoelementes noch Null ist.Device for converting small DC voltages into proportional ones AC voltages The task of using DC voltages for control processes encounters significant difficulties when using the available DC voltages are very small. Such a case is e.g. B. before when the temperature of annealing furnaces should be kept constant at a desired value and measuring the high Temperatures happens with the help of thermocouples. Since the to trigger the control process Available fluctuations in the thermal voltage are so small that a direct influencing of the control equipment is not possible, one has helped by feeding a galvanometer with the thermal current, the deflection of which be it via photocells, bolometers or directly using drop stirrup instruments, was used to trigger the control process. The detour via galvanometer and Photocell or via galvanometer and drop arm device is disadvantageous in this respect, as only extremely sensitive for the exact indication of the small currents in question Instruments can be used if they are handled properly in rough workshop operation is not guaranteed, and also the whole control system is thereby complicated and expensive. On the other hand, a device has become known in which Thermal voltages are fed to converters via a magnetic amplifier, whereby a constant temperature control can be achieved. This magnetic amplifier consists of four identical iron cores with four windings each. These four cores are connected in series on the AC side, while an auxiliary DC current in two of the Cores flow in the opposite direction as in the other two. Through this Auxiliary currents are periodically saturated the cores, so that on the secondary windings theoretically no voltage can occur if there is no voltage in the primary windings Direct current flows. This arrangement is very stable because it is not movable Contains parts, but it has the disadvantage that the bias DC must be kept constant very precisely, otherwise already in the output circle Alternating currents occur even when the current of the thermocouple is still zero.

Ferner ist eine Einrichtung bekannt, bei der eine zu messende kleine Gleichspannung einem Umformer zugeführt wird, der aus zwei mechanisch miteinander gekoppelten Spulen besteht, die in den Luftspalten teils eines ein magnetisches Gleichfeld, teils eines ein magnetisches Wechselfeld erzeugenden Magneten federnd angeordnet sind. Bei diesem bekannten Umformer wird die umzuformende Gleichspannung der in dem magnetischen Gleichfeld liegenden Spule zugeführt und.-"dig' umgeformte Wechselspannung von der°@a`,ä dem magnetischen Wechselfeld liegendel"' Spule abgenommen. Die letztgenannte Spule ist so angeordnet, daß in ihr im Ruhezustand keine Wechselspannungen von dem umgebenden Wechselfeld induziert werden. Diese Anordnung ist insofern nachteilig, als sie eine sehr genaue Einstellung der Nullage erfordert, da andernfalls auch bei Stromlosigkeit der ersten Spule in der zweiten Spule bereits Wechselspannungen auftreten.Furthermore, a device is known in which a small to be measured DC voltage is fed to a converter, which consists of two mechanically connected to each other coupled coils, which are part of a magnetic in the air gaps DC field, partly one alternating magnetic field generating Magnets are resiliently arranged. In this known converter, the DC voltage is supplied to the coil lying in the DC magnetic field and .- "dig ' transformed alternating voltage from the ° @ a`, ä lying in the magnetic alternating field "' Bobbin removed. The latter coil is arranged so that it is at rest no alternating voltages are induced by the surrounding alternating field. This arrangement is disadvantageous in that it requires a very precise setting of the zero position, otherwise even when the first coil is de-energized in the second coil AC voltages occur.

Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß die umzuformende Gleichspannung dem im magnetischen Wechselfelde liegenden Leiter zugeführt und daß die umgeformte Wechselspannung dem im magnetischen Gleichfelde liegenden Leiter entnommen wird.According to the invention, this disadvantage is eliminated in that the The direct voltage to be converted is fed to the conductor lying in the alternating magnetic field and that the converted alternating voltage corresponds to that lying in the constant magnetic field Head is removed.

Bei dem Umformer gemäß der Erfindung wird die Thermospannung einer Schleife oder einem Draht zugeleitet, der sich im Luftspalt eines mit Wechselstrom erregten Elektromagneten befindet. Nur beim Vorhandensein einer Thermospannung führt unter dem Einfluß des magnetischen Wechselfeldes der Draht Schwingungen aus. Unter Annahme einer irgendwie gearteten Dämpfung wird die Amplitude der Schwingung von der Größe der Thermospannung abhängig. Mechanisch wird mit dem obenerwähnten Draht ein zweiter Leiter gekuppelt, der sich im Luftspalt eines permanenten oder eines durch Gleichstrom erregten Magneten befindet. Infolge der Kupplung zwischen diesem und dem von Thermostrom durchflossenen Draht gerät auch der zweite Draht in Schwingungen, urid es wird in ihm unter dem Einfluß des kon-' stanten Magnetfeldes eine der Amplitude der Schwingung proportionale Wechselspannung induziert, die erforderlichenfalls in bekannter Weise verstärkt werden kann.In the converter according to the invention, the thermal voltage is a Loop or wire fed into the air gap of an alternating current energized electromagnet is located. Only in the presence of a thermal voltage leads under the influence of the alternating magnetic field of the wire vibrations. Under Assuming some kind of damping, the amplitude of the oscillation will be depending on the magnitude of the thermal voltage. Mechanical is done with the wire mentioned above a second conductor is coupled, located in the air gap of a permanent or a magnet excited by direct current. As a result of the coupling between these and the wire through which the thermal current flows, the second wire also starts to vibrate, urid it becomes one of the amplitude under the influence of the constant magnetic field AC voltage proportional to the oscillation induced, if necessary can be reinforced in a known manner.

Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. Mit i ist die Drahtschleife bezeichnet, die vom Thermostrom durchflossen wird. Sie ist an der isolierenden Brücke :2 befestigt. An der gleichen Brücke ist die Drahtschleife 3 angebracht. Durch die Feder q. wird beiden Drahtschleifen eine mechanische Vorspannung erteilt, mit ,deren Hilfe die Resonanzfrequenz des Schleifensystems und damit die Empfindlichkeit der-Anordnung verändert werden kann, indem die Feder mehr oder weniger gespannt wird. Mit 5 ist der durch Wechselstrom erregte Elektromagnet bezeichnet, in dessen Feld sich die Schleife i befindet. Zur Verringerung des magetischen Widerstandes kann zwischen den beiden Seiten der Schleife ein Eisenkörper 6 angebracht werden.Fig. I shows an embodiment in a schematic representation. The wire loop through which the thermal current flows is denoted by i. she is attached to the insulating bridge: 2. The wire loop is on the same bridge 3 attached. By the spring q. mechanical preload is applied to both wire loops granted, with whose help the resonance frequency of the loop system and thus the Sensitivity of the arrangement can be changed by changing the spring more or less is tensioned. The electromagnet excited by alternating current is denoted by 5, in whose field the loop i is located. To reduce the magnetic resistance an iron body 6 can be attached between the two sides of the loop.

Der durch Gleichstrom erregte Elektro-2ägnet ist mit 7 bezeichnet. Auch in seinem .:Luftspalt befindet sich ein Eisenkörper 8, der zur Verringerung des magnetischen Widerstandes dient. Bei 9 und io wird die in der Schleife 3 erzeugte Wechselspannung abgenommen.The Elektro-2ägnet excited by direct current is denoted by 7. Also in his.: Air gap there is an iron body 8, which is used to reduce the magnetic resistance is used. At 9 and io the one generated in loop 3 is generated AC voltage removed.

Das ganze System, wie es in Abb. i dargestellt ist, kann erforderlichenfalls in ein dämpfendes Medium gebracht -,verden. Unter Umständen genügt als Dämpfung aber auch die an der Schleife 3 entnommene elektrische Leistung.The whole system, as shown in Fig. I, can if necessary brought into a dampening medium - verden. Under certain circumstances, it may be sufficient as damping but also the electrical power drawn from loop 3.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 2. In diesem Falle ist nur ein Draht i i vorhanden, der vom Thermostrom durchflossen wird und in dem zugleich die Wechselspannung induziert wird. Die Thermospannung wird an den Klemmen 12 und 13 -zugeführt. Anden gleichen Klemmen kann auch die Wechselspannung abgenommen werden. Der Draht i i ist durch die Feder 14 vorgespannt. Der mit Wechselstrom erregte Elektromagnet ist mit 15, der mit Gleichstrom gespeiste Magnet mit 17 bezeichnet.Another embodiment is shown in Fig. 2. In this case only one wire i i present, through which the thermal current flows and in which at the same time the alternating voltage is induced. The thermal voltage is applied to terminals 12 and 13 -supplied. The AC voltage can also be taken from the same terminals. The wire i i is pretensioned by the spring 14. The electromagnet excited with alternating current is denoted by 15, the magnet supplied with direct current is denoted by 17.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Umformung kleiner Gleichspannungen in verhältnisgleiche Wechselspannungen mittels zweier mechanisch miteinander gekuppelter, ,insbesondere schleifenförmiger Leiter, die in den Luftspalten teils eines ein magnetisches Gleichfeld, teils eines ein magnetisches Wechselfeld erzeugenden Magneten federnd angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die umzuformende Gleichspannung an dem im Wechselfeld angeordneten und die umgeformte Wechselspannung an dem im Gleichfelde angeordneten Leiter liegt. PATENT CLAIMS: i. Device for converting small DC voltages in proportionate alternating voltages by means of two mechanically coupled, , in particular loop-shaped conductors, which are part of a magnetic in the air gaps DC field, partly of a magnet that generates an alternating magnetic field, is resilient are arranged, characterized in that the DC voltage to be converted to that arranged in the alternating field and the transformed alternating voltage on that in the constant field arranged conductor lies. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß statt der beiden mechanisch gekuppelten Leiter nur ein einziger leitender Draht zwischen beiden Magneten gespannt ist (Abb. 2). 2. Device according to claim i, characterized in that that instead of the two mechanically coupled conductors only a single conductive wire is stretched between the two magnets (Fig. 2). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der umzuformenden Gleichspannung und die Abnahme der umgeformten Wechselspannung an den gleichen Anschlußpunkten (12, 13) erfolgt. q.. 3. Device according to claim 2, characterized in that the supply of the DC voltage to be converted and the Decrease in the converted AC voltage at the same connection points (12, 13) he follows. q .. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder der Leiter einstellbar gemacht ist. Device according to claim i or 2, characterized in that the Tension spring of the ladder is made adjustable. 5. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daßdurch eine starke Erregung der Magnete die abgenommene Wechselspannung gegenüber der zugeführten Gleichspannung erhöht ist. 5. Device according to claim i or 2, characterized in that by a strong excitation of the magnets the AC voltage taken is increased compared to the DC voltage supplied is. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Umformer zugeführte Gleichspannung die Spannung eines Thermoelementes ist und daß die abgenommene Wechselspannung zur Regelung der durch das Thermoelement überwachten Temperatur dient.6. Device according to claim i to 5, characterized in that the converter supplied DC voltage is the voltage of a thermocouple and that the removed AC voltage to regulate the temperature monitored by the thermocouple serves.