DE837884C - Messbruecke - Google Patents

Messbruecke

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DE837884C
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DE
Germany
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bridge
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bridges
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Expired
Application number
DEA3320A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Pentti Markkula
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Norden Holding AB
Original Assignee
ASEA AB
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/10AC or DC measuring bridges
    • G01R17/105AC or DC measuring bridges for measuring impedance or resistance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

  • Meßbrücke Die vorliegende Erfindung betrifft AnordnUngfl zur elektrischen Messung und/oder Registrierung von Größen, die als veränderliche Impedanzen reproduzierbar sind. Sie macht es möglich, eine Anzeige oder Auslösung bei einem einstellbaren Meßwert zu erreichen, so daß die Anordnung mit Vorteil als Steuerorgan in selbsttätigen Regeleinrichtungen verwendbar ist.
  • Zur Messung oder zur Verwendung einer derartigen Betriebsgröße als Steuermittel wird gexvöhnlich eine Wheatstonebrücke verwendet, die so dimensioniert ist, daß ihr Diagonalstrom als ein Maß der Betriebsgröße dienen kann. Es ist deshalb möglich, einen Regler oder ein Anzeigegerät zur Auslösung gewisser Vorgänge anzuordnen, wenn der Diagonal strom einen gewünschten Wert erreicht hat. Als Beispiel hiefür kommt die remperäturregelung elektrischer Ofen in Frage, wo es möglich ist, durch Ab- und ~ Zuschaltung der Leistung ihre Temperatur innerhalb gewisser Grenzen zu halten.
  • Bei dem Wert, bei dem die Anzeige oder Auslösung erfolgen soll, ist es indessen vorteilhaft, daß der Diagonalstrom Null, d. h., daß die Brücke abgeglichen ist. Das anzeigende Glied kann z. B. ein polarisiertes Relais oder ein Transduktor sein, der unmittelbar einen Strom anzeigt, dessen Richtung von der Größe der Abweichung der Betriebsgröße von dem gewünschten Wert bestimmt wird.
  • Ein Nachteil der beschriebenen Anordnungen ist, daß eine Messung der Betriebsgröße nicht möglich ist, wenn der Wert, bei welchem die Anzeige er- folgen soll, einstellbar sein muß. Dieser Nachteil ist erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das veränderliche Impedanzglied, welches die gegebene Größe reproduziert, als gemeinsamer Zweig in zwei Brückenschaltungen angeordnet ist und der diagonale Anzeigezweig der einen Brücke zur Messung der Primärgröße und der Diagonalzweig der anderen Brücke zur Anzeige der Abweichung der Primärgröße von einem vorher eingestellten Wert dient, wobei jede Brücke über in diesen angeordnete Stromtrennmittel von verschiedenen Teilen ein und derselben Spannung gespeist wird.
  • Nach der Erfindung kann sowohl die Messung als auch die Anzeige gleichzeitig mit einer genügenden Genauigkeit durch Verbindung zweier Wheatstoneschen Brücken erfolgen, wobei jede aus vier Brückenzweigen, einem Anzeigezweig und einem Speisezweig besteht und die Brücken so verbunden sind, daß sie von einer gemeinsamen Spannungsquelle gespeist werden und zwei Brückenzweige gemeinsam haben. In einem der gemeinsamen Brückenzweige ist das mit der zu messenden Größe veränderliche Impedanzglied eingeschaltet. Das Anzeigegerät der einen Brücke wird zur Messung der Größe verwendet, während das Anzeigegerät der anderen Brücke zur Anzeige oder Auslösung bei einem gewünschten Meßwert dient.
  • Um gleichzeitig sowohl eine Messung wie auch eine Anzeige erhalten zu können, werden nach der Erfindung durch besondere Stromtrennmittel in jeder Brücke verschiedene Teile ein und derselben den Brücken zugeführten Spannung ausgenutzt.
  • Dies kann in der Weise geschehen, daß die Brücken in Parallelschaltung mit Wechselstrom gespeist werden und durch Gleichrichterelemente durch die verschiedenen Brückenzweige der einen Brücke nur positive Halbperioden des Wechselstromes und durch die der anderen Brücke nur negative Halbperioden durchgelassen werden. In den für die Brücken gemeinsamen Zweigen erfolgt dabei keine Trennung.
  • Die Trennung kann bei Gleichstromspeisung durch die Anordnung von Vibratorkontakten erfolgen, welche wechselweise die eine und die andere Brücke an die Gleichspannung ansdhließen. Werden die Brücken an Gleichstrom angeschlossen, kann die Trennung auch durch in den Brücken angeordnete, gittergesteuerte Elektronenröhren erfolgen, welche so gerichtet sind, daß die Brücken wechselweise von der aufgedrückten Gleichspannung gespeist werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, die die Anwendung der Erfindung als Temperaturregler zeigen. Der Zweck ist dabei, mit einem einzigen temperaturempfindlichen Glied sowohl auf einem Instrument ablesbare Temperaturwerte als auch einen Impuls für ein Anzeige oder Auslöseglied bei einem bestimmten einstellbaren Wert zu erhalten.
  • Man kann sich auch denken, daß die Abweichung von dem eingestellten Wert direkt für eine kontinuierlicheRegelung verwendet wird. Das empfindliche Glied besteht dabei zweckmäßigerweise aus einem temperaturabhängigen Widerstand, der unmittelbar an dem Platz angeordnet ist, an dem die Temperatur gemessen werden soll. Dieser Widerstand ist als gemeinsamer Zweig in zwei Wheatstoneschen Brücken enthalten, von welchen im übrigen jede feste und veränderliche Widerstände und die genannten Stromtrennanordnungen enthält.
  • In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Diagramm, welches die Verwendung der Meßanordnung zeigt, Fig. 2 eine mit Wechselstrom gespeiste Anordnung mit einem gemeinsamen Brückenzweig und mit Stromventilen in den übrigen Zweigen, Fig. 3 eine mit Wechselstrom gespeiste Anordnung mit zwei gemeinsamen Brückenzweigen und mit Stromyentilen in den übrigen Zweigen, Fig. 4 eine mit Gleichstrom gespeiste Anordnung mit Vibratorkontakten, Fig. 5 eine abgeänderte Anordnung nach Fig. 4 und Fig. 6 zeigt eine mit Wechselstrom gespeiste An ordnung mit zwei gemeinsamen Brückenzweigen und mit gittergesteuerten Elektronenröhren in den übrigen Zweigen.
  • In dem Prinzipdiagramm in Fig. I bedeuten die Ordinate i die Stromstärke in einem der Diagonalzweige der Brücken und die Abszisse x die von dem temperaturempfindlichen Glied wahrgenommene Meßgröße. Die Kurve i1 entspricht der Stromstärke in dem Diagonalzweig der einen Brücke und kann durch eine entsprechende Bemessung der in der zugehörigen Brücke befindlichen Elemente eine zweckmäßige Form und Lage in dem Diagramm erhalten.
  • So kann nach Fig. I der Ausgangswert so gewählt werden, daß er mit dem Koordinatenursprung zusammenfällt. Die Kurve i2 gibt den Strom in dem Diagonalzweig der anderen Brücken an, und die Elemente dieser Brücke werden vorteilhafterweise so gewählt, daß die Kurve i2 mit der Kurve i1 parallel verläuft. Durch Änderung der Elemente dieser Brücke kann die Kurve f2 im Verhältnis zur Kurve verschoben werden. Dieses Verhältnisses bedient man sich, um für den Meßwert, der auf Kurve i1 ablesbar ist und bei dem die Anordnung einen gewissen Vorgang anzeigen oder auslösen soll, die Kurve j2 so einzustellen, daß sie bei diesem Wert durch Null geht. Dieser Meßwert ist in der Abbildung durch die gestrichelte Linie angegeben. Der Nulldurchgang des Stromes i2 wird zur Steuerung eines regelnden oder anzeigenden Gliedes ausgenutzt, so daß dies unmittelbar für die Abweichung der Primärgröße von einem im voraus eingestellten Wert reagiert. Der Strom i2 kann dann für die Betätigung eines polarisierten Relais, eines Transduktors, d. h. einer mit Gleichstrom vormagnetisierbaren Drosselspule, oder andereriGlieder verwendet werden.
  • In Fig. 2 bezeichnet I einen temperaturabhängigen Widerstand, der an dem Platz angeordnet ist, wo die Temperatur gemessen werden soll. Dieser Widerstand dient als gemeinsamer Brückenzweig in zwei Wheatstoneschen Brücken, welche jede aus festen Widerständen 2, 3 bzw. 4, 5 und einem einstellbaren Widerstand 6 bzw. 7 bestehen. Die Brücken sind parallel geschaltet und sind mit den Polen 8 einer Wechselstromquelle verbunden. In den Brückenzweigen sind, mit Ausnahme des den Widerstand I enthaltenden, gleichgerichtete Stromventile g bzw. 10 angeordnet, wobei die Ventile g der einen Brücke den Ventilen 10 der anderen Brücke entgegengesetzt gerichtet sind. Die Stromventile sind vorteilhafterweise gewöhnliche Trockengleichrichter. In der einen Brücke, welche aus den Brückenzweigen I, 2, 3 und 6 besteht, wird die eine Halbperiode des speisenden Wechsel stromes und in der anderen Brücke, die aus den Elementen I, 7, 5 und 4 besteht, die zweite Halbperiode durchgelassen.
  • In dem Diagonalzweig der erstgenannten Brücke ist ein Meßinstrument 1 1 angeordnet, dessen Ausschlag von dem temperaturabhängigen Widerstand des Gliedes 1 abhängig ist. Sein Strom entspricht in Fig. l der Kurve ist und sein Nullwert kann mittels des Widerstandes 6 eingestellt werden. Die andere Brücke hat in dem entsprechenden Zweig Anschlußklemmen I2 zum Anschluß von anzeigenden oder auslösenden Geräten. Der Strom durch diesen Zweig entspricht in Fig. I der Kurve i2, und die Brückenelemente werden so gewählt, daß die Kurve i2 hauptsächlich parallel mit der Kurve i1 verläuft. Ihre Lage kann dabei durch Änderung des Widerstandes 7 verschoben werden, dessen Einstellglied zweckmäßigerweise mit einer den Werten am Instrument 1 1 entsprechenden Skala versehen wird.
  • In Fig. 3 wird eine abgeänderte Anordnung für denselben Meßzweck gezeigt, welche auch mit den Polen 8 einer Wechselstromquelle verbunden ist.
  • Die Brücken haben zwei gemeinsame Zweige I und I4, von welchen der erste den genannten temperaturempfindlichen Widerstand und der zweite den festen Widerstand 14 enthält. In dem Zweig der einen Brücke ist der Widerstand I eingeschaltet, in dem anderen der feste Widerstand 2 und das Stromventil 9, in dem dritten der veränderliche Widerstand 13 und das mit dem ersten zusammenwirkende Stromventil g, in dem vierten Zweig ist der Widerstand 14 eingeschaltet. Der Diagonalzweig der Brücke ist mit 1 1 bezeichnet und hat dieselbe Aufgabe, die bei Fig. 2 gegeben ist. Die andere Brücke enthält ebenfalls den Widerstand I, den Widerstand 14 und weiter den veränderbaren Widerstand 15 sowie das Stromventil I0, das entgegengesetzt zum Ventil 9 gerichtet ist, ferner den festen Widerstand 4 und das entsprechende Stromventil 10. Der Brückenzweig dieser Brücke mit den Klemmen 12 ist wie bei'Fig. 2 beschrieben angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die Zahl der erforderlichen Widerstands- und Gleichrichterglieder vermindert im Verhältnis zur Anordnung in Fig. 2.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen Brückenschaltungen, welche mit den Klemmen I6 an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind. Die Brückenzweige bestehen wie vorher aus den Elementen I, 2, 13 und 14 bzw. I, I4, I5 und 4 und in den Diagonalzweigen sind das Instrument II bzw. die Klemmen I2 eingeschaltet. In Fig. 4 ist der eine Pol I6 an den Widerstand I und der andere Pol an einenVibratorkontakt I7 angeschlossen, der schematisch ohne Antriebsanordnung gezeigt ist und der es ermöglicht, die eine oder die andere Brücke an die Gleichspannung wechselweise anzuschließen. Ein weiterer Vibratorkofftakt I8 ist in dem gemeinsamen Anschlußpunkt für die Diagonalzweige der Brücke angeordnet. Die Kontakte I7 und I8 werden synchron gesteuert, was durch die gestrichelte Linie, welche ihre beweglichen Glieder verbindet, angedeutet ist.
  • In Fig. 5 ist die Abänderung gezeigt, nach der die Pole I6 an die an den äußeren Enden der Widerstände 1 bzw. 14 angeordneten Vibratorkontakte 19 und 20 angeschlossen sind. Die Kontakte schalten die Brücken synchron ein, und die hierdurch erreichte Zusammenschaltung wird durch die gestrichelte Linie angedeutet.
  • In Fig. 6 ist eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 5 gezeigt, nach der die Stromtrennung mit Hilfe von gittergesteuerten Elektronenröhren erfolgt. Die Brückenelemente sind wie vorher mit I, 2, I3, I4 und II bzw. mit I, I4, I5, 4 und I2 bezeichnet. In dem Zweig mit dem Widerstand 2 ist ein Elektronenrohr 21 und in dem Zweig mit dem Widerstand 13 ist ein Elektronenrohr 22 eingeschaltet, und zwar ist das erste Rohr mit dem zweiten in Reihe geschaltet. In entsprechender Weise sind die Elektronenröhren 23 und 24 in der anderen Brücke angeordnet, wobei das Rohr 23 dem Rohr 21 und das Rohr 24 dem Rohr 22 entgegengeschaltet sind. Die Gitter der Röhren sind über die Sekundärwicklung in den Transformatoren 27 und 28 an die Kathoden und die Primärwicklungen sind parallel an eine Wechsel stromquelle bei 25 angeschlossen. Die Anodenspannung des Rohres wird von der gemeinsamen Gleichstromquelle bei 26 entnommen. In einem Intervall werden die Rohre 21 und 22 leitend und die Rohre 23 und 24 sperrend, und umgekehrt, wodurch eine Arbeitsweise entsprechend der Anordnung nach Fig. 5 erhalten wird.
  • Innerhalb des Rahmens der Erfindung ist es natürlich möglich, die angegebenen Wechselstromschaltungen durch die Anordnung entsprechender Differentialtransformatorschaltungen abzuändern, da ja diese Art von Schaltungen gleichwertig sind.
  • Der Transformator enthält dabei beispielsweise eie Primär- und zwei Sekundärwicklungen, an die Mittelpunkte der letzteren werden die Differentialzweige angeschlossen, von welchen der eine das messende und der andere das anzeigende Glied enthält. An die Sekundärwicklungen wird dabei das eine Ende des gemeinsamen, mit der Meßgröße veränderlichen Impedanzgliedes angeschlossen, während das andere Ende an einen Zweig angeschlossen wird, der das Abstimmungselement, d. h. einen einstellbaren Widerstand, enthält.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung zur elektrischen Messung und/oder Registrierung von Größen, welche als veränderliche Impedanzen reproduzierbar sind, mit Anzeige oder Auslosung bei einem gewissen einstellbaren Meßwert, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Impedanz in dem gemeinsamen Zweig zweier Brückenschaltungen eingeschaltet ist und der diagonale Anzeigezweig der einen zur Messung einer Primärgröße und der diagonale Anzeigezweig der anderen Brücke zur Anzeige der Abweichung der Primärgröße von einem im voraus eingestellten Wert dienen, und jede Brücke über in den Brückenzweigen angeordnete Stromtrennmittel von verschiedenen Teilen ein und derselben Spannung gelkist wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken über in den nicht gemeinsamen Brückenzweigen angeordnete Stromventile von verschiedenen Halbperioden des gleichen Wechsel stromes gespeist werden.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in zwei gemeinsamen Punkten der mit Gleichstrom gespeisten Brücken Vibratorkontakte angeordnet sind.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der mit Gleichstrom gespeisten Brücken gittergesteuerte Elektronenröhren angeordnet sind.
DEA3320A 1949-09-01 1950-08-26 Messbruecke Expired DE837884C (de)

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SE837884X 1949-09-01

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DE837884C true DE837884C (de) 1952-05-02

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DEA3320A Expired DE837884C (de) 1949-09-01 1950-08-26 Messbruecke

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DE (1) DE837884C (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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