DE763649C

DE763649C - Amplifier device for transmitting the position of the measuring element of a measuring device with low adjusting force to a display or writing device

Info

Publication number: DE763649C
Application number: DEW98296D
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric and Manufacturing Co
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1933-04-22
Filing date: 1933-06-30
Publication date: 1953-04-27

Description

Verstärkereinrichtung zum Ubertragen der Stellung des Meßgliedes eines Meßgerätes mit geringer Verstellkraft auf eine Anzeige- oder Schreibvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkereinrichtung zum Übertragen der Stellung des Meßgliedes eines Meßgeräts mit geringer Verstellkraft auf eine Anzeige- oder Schreibvorrichtung zum Überwachen veränderlicher physikalischer Größen, bei der ein von den Änderungen der physikalischen Größe beeinflußtes empfindliches Meßglied über einen zum Einstellen des Anzeige- oder Schreibgliedes und zum Steuern einer der Meßgröße entgegenwirkenden Kompensationsgröße dienenden Umkehrmotor beeinflußt. Es ist eine Einrichtung zur Fernanzeige und Aufzeichnungeiner sich ändernden physikalischen Größe bekannt, die von so kleinem Arbeitsvermögen ist, daß bei der Messung eine Rückwirkung nicht auftreten darf, bei der eine Strahlungsenergie abgelenkt oder verändert wird. Dabei wird eine auf die Strahlungsenergie empfindliche Zellenanordnun;;' mit Hilfe eines Umkehrmotors so lange 'erstellt, bi, wieder der Ruhezustand eittr getreten ist. Die hierzu erforderliche Verstellung dient als Maß für die Veränderung der Mefßgröße. Diese lbekannte Einrichtung hat, abgesehen von der Verwendung einer Strahlungsquelle, z. B. einer Lampe mit den zugehörigen optischen Mitteln und einer strahlenempfindlichen Zellenanordnung, den Nachteil, daß der Motor über eine empfindliche Relaisanordnung gesteuert werden muß. Wenn man statt eines Photozellenverstärkers einen Bolometerverstärker benutzt. bei dem von dem Meßglied des empfindlichen Meßgeräts eine Blende gesteuert wird, die je nach ihrer Stellung zu den Bolometerwiderständen einen diese kühlenden Luftstrom mehr oder weniger abschirmt, so ergibt sich der Nachteil, daß der Luftstrom eine mechanische Richtkraft auf das Meßwerk ausübt, wodurch die Genauigkeit der Messung ungünstig beeinflußt wird.Amplifier device for transmitting the position of the measuring element of a Measuring device with low adjusting force on a display or writing device The invention relates to an amplifier device for transmitting the position of the measuring element of a measuring device with low adjusting force on a display or Writing device for monitoring changing physical quantities in which a sensitive measuring element influenced by the changes in the physical quantity via one for setting the display or writing member and for controlling a the measured variable counteracting compensation variable serving reversing motor influenced. It is a device for remotely viewing and recording a changing physical Size known, which is of so small a working capacity that when measuring a Reaction must not occur in which a radiant energy is deflected or is changed. A cell arrangement that is sensitive to the radiation energy is thereby used ;; ' with the help of a reversing motor so long 'created, bi, the idle state again stepped. The adjustment required for this serves as a measure for the change the Measuring size. This known device has, apart from the use of a radiation source, z. B. a lamp with the associated optical means and a radiation-sensitive Cell arrangement, the disadvantage that the motor has a sensitive relay arrangement must be controlled. If you use a bolometer amplifier instead of a photocell amplifier used. in which a diaphragm is controlled by the measuring element of the sensitive measuring device which, depending on their position in relation to the bolometer resistors, has a cooling effect on them Air flow more or less shields, there is the disadvantage that the air flow exerts a mechanical straightening force on the measuring mechanism, which increases the accuracy of the Measurement is adversely affected.

Andererseits ist eine Einrichtung zur elektrischen Anzeige oder Aufzeichnung der Bewegung von Meßgerätzeigern, z. B. der Be twegung eines Schwimmers für die Anzeige eines Wasserstandes, bekannt, bei der eine an eine Wechselspannung angeschlossene Spule benutzt wird, in die ein mit dem Meßglied gekuppelter Eisenkern eintaucht. Dadurch wird der Scheinwiderstand der Spule entsprechend der zu übertragenden Meßgröße geändert. Um, diese Änderung zu kompensieren, ist eine zweite an die gleiche Wechselstromquelle angeschlossene Spule vorgesehen, in die ebenfalls ein Eisenkern eintaucht, der von dem Rotor eines Umkehrmotors bewegt wird. Der Motor wird dabei durch von einer Stromwaage eingestellte Kontakte gesteuert.On the other hand, there is a device for electrical display or recording the movement of Meßgerätzeigern, z. B. the movement of a swimmer for the Display of a water level, known in which one is connected to an alternating voltage Coil is used into which an iron core coupled to the measuring element is immersed. As a result, the impedance of the coil is corresponding to the measured variable to be transmitted changed. To compensate for this change, a second one is connected to the same AC power source Connected coil is provided, in which an iron core is also immersed, which is of the rotor of a reversing motor is moved. The motor is driven by an electric balance set contacts controlled.

Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß die in der Spule, deren Eisenkern mit dem Meßglied gekuppelt ist, fließenden Ströme verhältnismäßig große mechanische Richtkräfte auf das Meßglied ausüben. Infolgedessen ist es auf diese Weise nicht möglich, die Stellung eines Meßgliedes mit geringem Richtmoment, z. B. eines zum Messen der Spannung eines Thermoelements dienenden empfindlichen elektrischen Drehspulinstruments, auf eine Anzeige oder Schreibvorrichtung mit großem Richtmoment zu übertragen, da in diesem Fall unzulässig große mechanische Rückwirkungen auf das Meßglied ausgeübt würden. Außerdem geben die zum Steuern des Umkehrmotors dienenden Kontakte häufig zu Störungen und zu Pendelungen bei der Einstellung Veranlassung.This known arrangement has the disadvantage that the in the coil, whose Iron core is coupled to the measuring element, flowing currents are relatively large exert mechanical straightening forces on the measuring element. As a result, it's down to this Way not possible, the position of a measuring element with a low leveling torque, z. B. a sensitive electrical device used to measure the voltage of a thermocouple Moving coil instrument, on a display or writing device with a large directional torque to be transferred, since in this case unacceptably large mechanical repercussions the measuring element would be exercised. There are also those used to control the reversing motor Contacts often to disturbances and to commuting at the recruitment cause.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum Fernanzeigen von Zeigerstellungen wird von dem Meßwerk ein induktiver Abgriff gesteuert. Dabei ist mit dem beweglichen Meßglied eines empfindlichen Meßgeräts, z. B. eines Wattmeters, eine Spule gekuppelt, die sich bei der Bewegung des Meßgliedes als Selkundiärsptile im Felde einer an eine Wechselstromquelle angeschlo(ssenen Primar-Spule dreht. Dadurch wird die gegenseitige Induktion verändert. und in der Sekundär -spule wird eilte dein jeweiligen Atusschllatgwinkel des Mleßgliedes entsprechende Wechselspannung spannung induziert. Dabei mußte alber der in der Sekundärspule erzeugte Wechselstrom über einen Gleichrichter einem hochempfindlichen Gleichstromneßgerät als Empfänger zugeführt werden, weil beim Anschalten einer Anzeigevorrichtung mit verhältnismäßig großem Richtmoment und entsprechend großem Energieverbrauch eine zu große störende Rückwirkung auf das Meßglied auftreten würde.In another known device for remotely displaying pointer positions an inductive tap is controlled by the measuring mechanism. This is with the movable Measuring element of a sensitive measuring device, e.g. B. a wattmeter, a coil coupled, which appear as Selkundiärsptile in the field of a movement of the measuring element an alternating current source connected to it turns the primary coil Induction changed. and in the secondary coil your respective angle is rushed of the measuring element corresponding alternating voltage induced voltage. It had to be alber the alternating current generated in the secondary coil is sent to a highly sensitive via a rectifier DC measuring device are supplied as a receiver because when switching on a display device with a relatively large straightening torque and correspondingly large energy consumption too great a disturbing reaction on the measuring element would occur.

Um eine derartige Verstärkerwirkung zu erreichen, daß die Stellung des Meßgliedes eines Meßgeräts mit geringer Verstellkraft zum Überwachen veränderlicher physikalischer Größen auf eine Anzeige- oder Schreibvorrichtung übertragen werden kann, die eine verhältnismäßig große Verstellkraft erfordert, ohne daß eine störende Rückwirkung auf das Meßglied ausgeübt wird, wird gemäß der Erfindung unter Benutzung der bekannten Einrichtung, bei der ein von den Änderungen der physikalischen Größe beeinflußtes emnpfindliches Meßglied einen zum Einstellen des Anzeige- oder Schreibgliedes und zum Steuern einer der Meßgröße entgegenwirkenden Kompensationsgröße dienenden Umkehrmotor beeinflußt, zum unmittelbaren Steuern des Umkehrmotors ein über einen induktiveni Abgriff von der Meßgröße beeinflußter Röhrenverstärker benutzt.To achieve such a reinforcing effect that the position the measuring element of a measuring device with low adjusting force for monitoring variable physical quantities are transmitted to a display or writing device can that requires a relatively large adjustment force without a disruptive Reaction is exerted on the measuring element, is used according to the invention the known device in which one of the changes in the physical quantity influenced sensitive measuring element one for setting the display or writing element and for controlling a compensation variable which counteracts the measured variable Reversing motor influenced, for direct control of the reversing motor via a inductive tapping of tube amplifiers influenced by the measured variable used.

Die Zeichnung zeigt an zwei Beispielen die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung des Umkehrmotors bei an sich bekannten Anzeige- oder Schreibvorrichtungen, bei denen das Meßglied in an sich bekannter Weise eine im Felde einer an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Primärspule drehbare Sekundärspule steuert. Bei der in Fig. i dargestellten Anordnung steuert der Umkehrmotor in an sich bekannter Weise eine zweite ebenfalls im Felde einer an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Primärspule drehbare Sekundärspule, die der von dem lleßglied gesteuerten Sekundärspule entgegengeschaltet ist; die Fig. z zeigt dagegen die Anwendung der Erfindung bei einer Anzeige- und Schreibvorrichtung, bei der zum Steuern einer zum Erfassen der lleßgröße dienenden elektrischen Abgleichanordnung der Verstärker das Abgleichen des Stromes im Meßgerätstromkreis bewirkt.The drawing shows the application of the invention using two examples Switching of the reversing motor in known display or writing devices, in which the measuring element is connected to an alternating current source in a manner known per se connected primary coil rotatable secondary coil controls. In the one shown in Fig. I The reversing motor also controls a second arrangement in a manner known per se secondary coil rotatable in the field of a primary coil connected to an alternating current source, which is connected in the opposite direction to the secondary coil controlled by the conductor; the FIG. Z, on the other hand, shows the application of the invention to a display and writing device, in the case of the control of an electrical balancing arrangement which is used to detect the measured variable the amplifier adjusts the current in the meter circuit.

In Fig. i ist mit dem beweglichen Organ eines lleßgeräts i für die anzuzeigende und aufzuzeichnende physikalische Größe eine Drehspule 2 gekuppelt, die sich als Sekundärspule im Felde eines Eisenkörpers 3 bewegt, der eine an ein Wechselstromnetz L1, L2 angeschlossene Primärspule 4 trägt. An das gleiche Wechselstromnetz ist in ähnlicher Weise eine von einem Eisenkern 3' getragene Primärspule 2' angeschlossen, in deren Feld eine Sekundärspule 2' drehbar gelagert ist. Die Drehspule 2' ist über Zahnräder 5, 6 mit dem Anker 7 eines nach Art eines Zählertriebwerks gebauten Umkehrmotors gekuppelt. Mit 8 ist eine Verstärkerröhre bezeichnet, deren Kathode über einen Transformator S9 an die Netzleitungen L1, L2 angeschlossen ist. Das Gitter der Verstärkerröhre 8 ist durch eine Leitung Io an die Drehspule 2' angeschlossen, während eine Leitung I I die beiden Drehspulen 2 und 2' in Gegenschaltung miteinander verbindet. Durch eine Leitung I2 ist der Eingangskreis der Verstärkerröhre 8 geschlossen. Der Ausgang des Verstärkers ist durch eine Drosselpule I3 und einen Kondensator I4 mit einer Wicklung I5 des Motortriebeisens gekuppelt, das mittels einer Wicklung I6 von den Netzleitungen L1 und L2 erregt wird. Der Motoranker 7 ist über die Zahnräder 6, 5 mit einer Schreibvorrichtung I7 gekuppelt, die den Meßvorgang auf einer Schreibfläche I8 aufzeichnet.In Fig. I is with the movable member of a reading device i for the physical quantity to be displayed and recorded Moving coil 2 coupled, which moves as a secondary coil in the field of an iron body 3, the carries a primary coil 4 connected to an alternating current network L1, L2. The same Alternating current network is similarly a primary coil carried by an iron core 3 ' 2 'connected, in the field of which a secondary coil 2' is rotatably mounted. the Moving coil 2 'is via gears 5, 6 with the armature 7 in the manner of a counter drive built reversing motor. 8 with an amplifier tube is designated, whose Cathode is connected to the power lines L1, L2 via a transformer S9. The grid of the amplifier tube 8 is connected to the rotating coil 2 'by a line Io, while a line I I the two moving coils 2 and 2 'in opposition to each other connects. The input circuit of the amplifier tube 8 is closed by a line I2. The output of the amplifier is through a choke coil I3 and a capacitor I4 coupled to a winding I5 of the motor drive iron, which by means of a winding I6 is energized by the power lines L1 and L2. The motor armature 7 is over the gears 6, 5 coupled to a writing device I7, the measuring process on a writing surface I8 records.

Der in der Drehspule 2 induzierten ist die in der Drehspule 2' induzierte Wechselspannung entgegengeschaltet, so daß dem Röhrenverstärker B eine Differenzspannung zugeführt wird, die am Ausgang des. Verstärkers einen Wechselstrom erzeugt, der der Wicklung I5 des Umkehrmotors zugeführt wird. Dabei erzeugt die gleichzeitige Einwirkung der in den Wicklungen I5 und I6 fließenden Ströme in an sich bekannter Weise an der Rotorscheibe 7 ein Drehmoment, dessen Drehrichtung von der Phasenbeziehung der die beiden Wicklungen durchfließenden Wechselströme abhängt. Die Phasenbeziehung der induzierten Spannungen ändert sich um I8o° entsprechend der Richtung, in der die Drehspule 2 aus der Stellung bewegt wird, in der keine Induktion erfolgt. Infolgedessen entspricht die Drehung der Rotorscheibe 7 nach Größe und Richtung der Drehung der Drehspule 2, so daß die Schreibvorrichtung I7 sich auf der Schreibfläche I8 entsprechend den Änderungen der Meßgröße bewegt. Da der Röhrenverstärker gemäß der Erfindung so bemessen ist, daß sein Ausgangsstrom genügend groß ist, um unmittelbar den Motor zu betreiben, während der Eingangsstron sehr klein ist, so kann auf diese Weise eine eine verhältnismäßig große Verstellkraft erfordernde Anzeige- oder Schreibvorrichtung mit Sicherheit von einem hochempfindlichen, nur eine sehr kleine Verstellkraft aufweisenden Meßgerät gesteuert werden, ohne daß durch eine Rückwirkung des in der Drehspule 2 fließenden Stromes auf das Feld der Primärspule I Meßfehler entstehen.The one induced in the moving coil 2 is that induced in the moving coil 2 ' Alternating voltage switched in the opposite direction, so that the tube amplifier B has a differential voltage is supplied, which generates an alternating current at the output of the amplifier is fed to winding I5 of the reversible motor. In doing so, the simultaneous The effect of the currents flowing in the windings I5 and I6 is known per se Way on the rotor disk 7 a torque, the direction of rotation of the phase relationship which depends on the alternating currents flowing through the two windings. The phase relationship of the induced voltages changes by 180 ° according to the direction in which the moving coil 2 is moved from the position in which there is no induction. Consequently corresponds to the rotation of the rotor disk 7 according to the size and direction of the rotation Rotating coil 2, so that the writing device I7 is on the writing surface I8 accordingly the changes in the measurand moved. Since the tube amplifier according to the invention is dimensioned so that its output current is large enough to directly control the motor to operate while the input current is very small so can this way a display or writing device requiring a relatively large adjustment force certainly from a highly sensitive, only having a very small adjustment force Meter can be controlled without any reaction in the moving coil 2 current flowing on the field of the primary coil I measurement errors arise.

B3ei dem in Fig. 2 dargestellten Anwendungsbeispiel handelt es sich um die Anzeige und Aufzeichnung einer Temperatur mittels eines an ein Thermoelement 2o angeschlossenen Drehspulmeßgeräts, dessen Drehspule I9 mit der Drehspule 2 gekuppelt ist, die sich in dem Felde des durch seine Primärwicklung 4 an die Netzleitungen L1, L2 angeschlossenen Eisenkörpers 3 bewegt. Durch Leitungen 2I und 22 steht die Drehspule 2 über bewegliche Zuleitungen oder Schleifringe mit dem Eingangskreis der Verstärkerröhre 8 in Verbindung, deren Kathode über den Transformator 9 an die Netzleitungen angeschlossen ist.The application example shown in FIG. 2 is to display and record a temperature by means of an attached to a thermocouple 2o connected moving coil measuring device, the moving coil I9 of which is coupled to the moving coil 2 is located in the field of through its primary winding 4 to the power lines L1, L2 connected iron body 3 moves. By lines 2I and 22 is the Moving coil 2 via movable leads or slip rings with the input circuit the amplifier tube 8 in connection, the cathode of which via the transformer 9 to the Power lines is connected.

Der Ausgangskreis der Verstärkerröhre 8 ist in an sich bekannter Weise mit dem Eingangskreis einer zweiten Verstärkerröhre 8' verbunden, deren Ausgangskreis die Wicklung I5 des in Fig. 2 vereinfacht dargestellten Motors speist, dessen Erregerwicklung I6 an die Netzleitungen angeschlossen ist.The output circuit of the amplifier tube 8 is in a manner known per se connected to the input circuit of a second amplifier tube 8 ', the output circuit of which the winding I5 of the motor shown in simplified form in FIG. 2 feeds its excitation winding I6 is connected to the power lines.

Der Rotor 7 des Umkehrmotors treibt eine Schraubenspindel 23, die eine den Abgriff kontakt 24 eines Potentiometerschleifdrahts 25 bildende Kontaktbürste verstellt. Der Schleifdraht 25 wird von einer Batterie 26 über einen regelbaren Widerstand 27 gespeist. Die Schraubenspindel 23 verstellt zugleich mit der Schleifbürste 24 eine Schreibv orrichtung 28 zum Aufzeichnen des Vorganges auf einem Schreibstreifen 29.The rotor 7 of the reversing motor drives a screw spindle 23, the the tap contact 24 of a potentiometer slip wire 25 forming contact brush adjusted. The sliding wire 25 is from a battery 26 via a controllable Resistor 27 fed. The screw spindle 23 adjusts at the same time as the grinding brush 24 a writing device 28 for recording the process on a writing strip 29

Bei dieser Anordnung wird gemäß der Erfindung die Wicklung I5 des Umkehrmotors unmittelbar aus dem Ausgangskreis eines aus den Röhren 8 und 8' bestehenden zweistufigen Verstärkers gespeist, an dessen Eingang die Sekundärspule 2 angeschlossen ist. Auch in diesem Fall kann der Verstärker so bemessen "verden, daß die die Spule 2 durchfließende Eingangsstromstärke so klein ist, daß sie keine störende Rückwirkung auf die Drehspule icg des empfindliclienDrehspulnießgeräts ausübt.In this arrangement, according to the invention, the winding I5 of the Reversing motor directly from the output circuit of one of the tubes 8 and 8 ' powered two-stage amplifier, connected to the input of the secondary coil 2 is. In this case, too, the amplifier can be dimensioned in such a way that the coil 2 the input current flowing through is so small that it does not have a disturbing effect on the moving coil icg of the sensitive moving coil feeding device.

Im übrigen wird in an sich bekannter Weise durch den von dem Rotor ;7 über die Spindel 23 gesteuerten Abgriffkontakt 24 eine Gegenspannung erzeugt, die zum Abgleich der INIeßspannung dient, so daß die Schreibvorrichtung sich stets entsprechend den Änderungen der Meßgröße einstellt.Otherwise, in a manner known per se, by the rotor ; 7 via the spindle 23 controlled tap contact 24 generates a counter voltage, which is used to adjust the INIeßspannung so that the writing device is always adjusts according to the changes in the measured variable.

Claims

PA T I: N T A N S h P U C. I I Verstärkereinrichtung zum Ülh.rtragen der Stellung des Meßgliedes eines '.Llvleßgeräts mit geringer Verstellkraft auf eine Anzeige- oder Schreibvorrichtung zum überwachen veränderlicher physikalischer Größen, bei der ein von den Änderungen der physikalischen Größen beeinflußtes empfindliches Meßglied einen zum Einstellen des Anzeige- oder Schreibgliedes und zum Steuern einer der Meßgröße entgegenwirkenden Kompensationsgröße dienenden Umkehrmotor beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des Umkehrmotors ein über einen induktiven Abgriff von der Meßgröße beeinflußter Röhrenverstärker dient. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folg endeDruckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 362 oI6, 423 844, 476 I32; britische Patentschrift Nr. 353 59i-PA TI: N T ANS h P U C. II Amplifier device for transferring the position of the measuring element of a measuring device with low adjusting force to a display or writing device for monitoring variable physical quantities in which one is influenced by the changes in the physical quantities Sensitive measuring element influences a reversing motor used for setting the display or writing element and for controlling a compensation variable counteracting the measured variable, characterized in that a tube amplifier influenced by the measured variable via an inductive tap is used to control the reversing motor. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications have been considered in the granting procedure: German Patent Specifications No. 362 oI6, 423 844, 476 I32; British Patent No. 353 59i-