DE943907C

DE943907C - Elektrische Messvorrichtung, deren Geber dem Messzweig der Messbruecke eines mittelsTraegerfrequenzmodulation arbeitenden Anzeigegeraetes angehoert

Info

Publication number: DE943907C
Application number: DED17844A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Steinbrenner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-05-25
Filing date: 1954-05-25
Publication date: 1956-06-01

Description

Elektrische Meßvorrichtung, deren Geber dem Meßzweig der Meßbrücke eines mittels Trägerfrequenzmodulation arbeitenden Anzeigegerätes angehört Bei, den bekannten Meßbrückenschaltungen von mittels Trägerfrequenzmodulation arbeitenden Anzeigegeräten werden normalerweise -dann, wenn mit einer Erwärmung der für eine induktive Messung bestimmten Geberspule zu rechnen ist, Spulen mit Temperaturausgleich verwendet, d. h. Spulen mit einer Wicklung mit teils negativem und teils positivem Temperaturkoeffizienten. Der negative Temperaturkoeffizient kann auch durch einen in den Spulenkörper eingebauten Heißleiter erreicht werden. Insbesondere wählt man eine solche Anordnung bei Vorrichtungen zum Messen des Spiels von Brennkraftmaschinenventilen oder dann, wenn die Meßspule von einer heißen Flüssigkeit umspült wird. Sowohl die erwähnte Wicklung wie der Heißleiter sind jedoch dann nicht anwendbar, wenn die Spulen sehr klein sind oder wenn für den Einbau von Spule und Heißleiter zu wenig Platz vorhanden ist. In diesem Fall blieb bisher nichts anderes übrig, als den Einfluß der Spulenerwärmung unter Zugrundelegung von Erfahrungswerten bei der Ermittlung des Meßergebnisses rein theoretisch mitztiberücksichtigen, was naturgemäß zu unerwünschten Ungenauigkeiten der an sich sehr genau arbeitenden Meßvorrichtung führt. Diesem Mangel wird abgeholfen, indem erfindungsgemäß in dem Meßzweig der Trägerfrequenz-Meßbrücke außer der üblichen Induktivität ein zusätzlicher regelbarer Widerstand mit einer abschaltbaren Wheatston:eschen Brücke angeordnet ist, so daß_ ,der Geberwiderstand jederzeit nachprüfbar und durch Einregeln des Zusatzwiderstandes auf den Eichzustand einstellbar ist. Damit ist es möglich, in dem Bedarfsfall entsprechendgewählten Zeitabständen die Widerstandsänderung der Geberspule nachzuprüfen und durch Einregeln des zusätzlichen Widerstandes den Eichzustand der Trägerfrequenzbrücke wiederherzustellen.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert, und zwar zeigt Abb. i das Schaltschema der Meßbrücke eines mittels Trägerfrequenzmodulätion arbeitenden Anzeigegerätes, Abb. z einen Längsschnitt durch eine Geberspule in einem größeren Maßstab.
Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel besteht die Trägerfrequenz-Meßbrücke B aus dem Meßzweig a, d und dem Eichzweig b, b'. Im Ei@chzweig sind entweder unveränderliche Widerstände auswechselba-r oder feste veränderliche Wider-.stände w, w vorgesehen, mit deren Hilfe die Brücke nach Betrag und Phase abgestimmt werden kann. Die Brücke wird durch einen Generator G mit Trägerfrequenz versorgt. Außerdem versorgt der Generator über die Leitung c einen aus der Zeichnung nicht ersichtlichen phasenrichtigen Demödulator (Gleichrichter) mit Wechselspannung. Die Leitung d führt zu einem dem Demodulator vorgeschalteten Verstärker. Hinter dem Demodulator ist dann ein Anzeigegerät der bekannten Art, insbesondere ein Oszillograph, angeordnet. Der Geber an der Meßstelle -besteht aus einer Doppelspule s, s', die im Meßzweig a, a' der Meßbrücke liegt.
In Abb. a ist eine solche Geberspule in einem größeren Maßstab im Längsschnitt herausgezeichnet. Die Spulen liegen in einem Weicheisenjoch e, in die von außen her jeweils ein :ebenfalls aus Weicheisen, bestehender Kern f, f' eintaucht. Dieser Kern kann jedoch auch aus einem anderen, die magnetischen Kraftlinien gut leitenden Werkstoff bestehen. Die Spulen sind an ihrer Innenseite durch eine Messingbüchse g und. an .ihren Stirnseiten durch Weicheisenscheiben h begrenzt. Die Weicheisenteile können außeidem durch Spannschrauben, zusammengehalten sein. Sie ermöglichen einen zusammenhängenden Fluß der Kraftlinien, der dem Gerät eine hohe und gleichbleibende Empfindlichkeit verleiht. Die beiden Tauchkerne f, f' sind durch einen magnetisch nicht leitenden mittleren Abschnitt i miteinander kraftschlüssig verbundtn. Die durch die Meßgröße bedingte Eintauchtiefe der Kerne f und f' in die .Spulen s und s' hat eine Änderung der Spuleninduktion zur Folge. Letztere ändert wiederum die Wechselspannung der Trägerfrequenzbrücke B und damit auch die Wechselspannung . zum Verstärker und zum Demodulator. Diese Änderung, wird vom Oszillographen oder einem sonstigen Anzeigegerät zur Anzeige gebracht. Die bisher beschriebene Einrichtung und .ihre Wirkungsweise ist bekannt.
Wenn sich nun die Temperatur der Spulen s, s' ändert, wie z. B. bei der eingangs erwähnten Ventilspielmessung, wo die Messung bei kaltem Motor beginnt und bei warmem Motor beendet wird, ändert sich der ohmsche Widerstand der in der Regel aus Kupfer bestehenden Spulenwicklung. Dadurch tritt eine Nullpunktverschiebung und damit eine Empfindlichkeitsänderung ein. Um dieser auch dann begegnen zu können, wenn kein selbsttätiger Temperaturausgleich vorhanden ist, wird gemäß den Kennzeichen der Erfindung in die Meßzweigabschnitte a, ä der Trägerfrequenzmeßbrücke B ein zusätzlicher veränderbarer Widerstand w2, w3 mit je einem Schalter k, k' vorgesehen, deren gemeinschaftliche Leitung zu einer Wheatstoneschen Brücke B' führt. Diese besteht in an sich bekannter Weise aus einem Galvanometer m, einer kleinen Stromquelle n, einem Vergleichswiderstand w4, einem Schalter o und einem Meßdraht p. Diese Einrichtung ermöglicht es, durch Umlegen der Schalter k, k' aus der Meßbrückenstellung in die Schalterstellung auf die Wheatstonesche Brücke den Widerstand der Spulen s, s jederzeit nachzuprüfen und dann, wenn sich der Widerstand unter dem Einfluß der Wärme geändert hat, durch eine entsprechende Veränderung der Zusatzwiderstände w2, w3 den Eichzustand im Meßzweig der Trägerfrequenz-Meß(brücke B sofort wiederherzustellen.
Um nun in besonderen Fällen, z. B. im Fall der Ventilspielmessung, die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen -Messungen nicht zu groß werden zu lassen, muß die Widerstandsmessung der Geberspulen mit der Wheatstoneschen Brücke in möglichst kurzer Zeit durchgeführt werden. Zu diesem Zweck werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Schalter k und o bzw. k' und o zwangläufig derart miteinander verbunden, daß mit dem Umlegen des..ScUlters k oder k' vom Meßzweig der Trägerfrequenz-Meßbrücke B auf die Wheatstonesche Brücke B' gleichzeitig auch deren Schalter o geschlossen wird. Außerdem ist es von Vorteil, einen Schalter von der Anzeigevorrichtung am Ausgang des Gerätes vorzusehen, durch -welchen das Anzeigegerät mit dem Zuschalten der Wheatstoneschen Brücke ausgeschaltet wird, um eine Überlastung des Anzeigegerätes zu vermeiden. Auch die Betätigung des Handschalters für das Anzeigerät kann zwangläufig zugleich mit der Betätigung der Schalter k, k' bzw. o erfolgen. Die zwangläufige Betätigung der Schalter erfolgt entweder mechanisch durch ein Gestänge oder z. B. elektrisch durch Parallelschaltung von Mehrfachkontakten. Auch können die Schalter an einem Druckstift vereinigt sein, oder es ist ein Sammelschalter als Druckknopf ausgebildet, der unter dem Einfluß einer-Rückführfeder steht, derart, daß nach Art der Tastschalterbetätigung nur während seiner Druckbelastung die Wheatstonesche Brücke eingeschaltet und nach dem Loslassen wieder auf die Trägerfrequenzbrücke geschaltet ist. An Stelle der beschriebenen Doppelspule s, s kann im Rahmen der Erfindung auch eine einfache Spule verwendet werden. Da die Temperaturänderung nicht allein für die Widerstandsänderung der Meßspule verantwortlich zu machen ist, weil die Induktivitätsänderung der Spule auch durch eine Veränderung des Spulenkörpers unter dem Einfluß der Erwärmung eintritt, was ebenfalls eine Nullpunktverschiebung zur Folge hat, ist es in manchen Fällen von Vorteil, den Spuleakörper aus einem Werkstoff herzustellen, der praktisch keinen oder nur einen kleinen Temperaturkoeffizienten hat, damit die äußeren Abmessungen der Spulen immer gleichbleiben. Insbesondere ist an keramische Spulenkörper gedacht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Meßeinrichtung, deren Geber dem Meßzweig der Meßbrücke eines mittels Trägerfrequenzmodulation arbeitenden Anzeigegerätes angehört, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Meßzweig (a, ä) der Trägerfrequenz-Meßbrücke (B) neben der üblichen Induktivität (s, s) ein zusätzlicher regelbarer Widerstand (w2, w3) mit einer abschaltbaren Wheatstoneschen Brücke (B') angeordnet ist, so daß der Geberwiderstand jederzeit nachprüfbar und durch Einregeln des Zusatzwiderstandes auf den Eichzustand einstellbar ist. a. Meßeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die im Meßzweig der Trägerfrequenz-Meßbrücke (B) liegenden Umschalter (k, k') für die Wheatstonesche Brücke (B'), mit dem in letzterer liegenden Schalter (o) zwangläufig derart verbunden sind, .daß beim Umlegen der Trägerfrequenz-Meßbrückenschalter (k, k') auf die Wheatstonesche Brücke (B') gleichzeitig auch der Schalter (o) in der Wheatstoneschen Brücke geschlossen wird, und umgekehrt. 3. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen i und z, dadurch gekennzeichnet, daß das am Ausgang liegende Anzeigegerät, insbesondere Oszillograph, für sich abschaltbar ist und daß dieser Schalter ebenfalls mit dem Schalter- (o) in der Wheatstoneschen Brücke (B') oder mit einem der Schalter (k oder k') in der Trägerfrequenz-Meßbrücke (B) derart zwangläufig verbunden ist, daß mit dem Schließen einer der nachgenannten Schalter (o, k oder k') zunächst der erstgenannte Schalter für das Meßgerät geöffnet und damit das Anzeigegerät zum Schutz gegen Überlastung abgeschaltet wird. 4. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, gekennzeichnet durch einen unter der Einwirkung einer Rückführfeder stehenden Druckknopf oder Druckstiftsammelschalter. 5. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Spulenkörper (s bzw. s') aus einem Werkstoff mit einem kleinen Temperaturkoeffizienten bestehen.