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.Electrical measuring device, the transmitter of which is connected to the measuring branch of the measuring bridge
a display device operating by means of carrier frequency modulation
the known measuring bridge circuits of working by means of carrier frequency modulation
Display devices are usually - when with a warming of the for one
Inductive measurement specific encoder coil is to be expected, coils with temperature compensation
used, d. H. Coils with one winding with partly negative and partly positive
Temperature coefficient. The negative temperature coefficient can also be represented by a
NTC thermistors built into the coil body can be achieved. In particular, one chooses
such an arrangement in devices for measuring the clearance of internal combustion engine valves
or when the measuring coil is bathed in a hot liquid. Both the
However, the winding mentioned, such as the thermistor, cannot be used if the
Coils are very small or if too few for the installation of the coil and NTC thermistor
Space is available. In this case there was nothing else to do but the influence
the coil heating on the basis of empirical values in the determination
of the measurement result purely theoretically, which naturally leads to undesirable effects
Inaccuracies in itself
very accurate measuring device
leads. This deficiency is remedied by according to the invention in the measurement branch of
Carrier frequency measuring bridge besides the usual inductance an additional adjustable one
Resistance with a deactivatable Wheatston: eschen bridge is arranged so that_
, the encoder resistance can be checked at any time and by adjusting the additional resistance
can be adjusted to the calibration status. This makes it possible to choose accordingly if necessary
Check the change in resistance of the transmitter coil at intervals and adjust it
of the additional resistance to restore the calibration state of the carrier frequency bridge.
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.The invention is based on the drawing of an exemplary embodiment
explained, namely Fig. i shows the circuit diagram of the measuring bridge by means of carrier frequency modulation
working display device, Fig. z a longitudinal section through a transmitter coil in one
larger scale.
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 the selected embodiment, the carrier frequency measuring bridge B consists of the measuring branch a, d and the calibration branch b, b '. Either unchangeable exchangeable resistors or fixed variable resistors w, w are provided in the circuit branch, with the aid of which the bridge can be adjusted in terms of magnitude and phase. The bridge is supplied with carrier frequency by a generator G. In addition, the generator supplies a phase-correct demodulator (rectifier) with AC voltage via line c, which cannot be seen in the drawing. The line d leads to an amplifier connected upstream of the demodulator. A display device of the known type, in particular an oscilloscope, is then arranged behind the demodulator. The encoder at the measuring point consists of a double coil s, s ', which is located in the measuring branch a, a' of the measuring bridge.
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.In Fig. A, such a transmitter coil is drawn out on a larger scale in longitudinal section. The coils are located in a soft iron yoke e, into each of which from the outside a: likewise made of soft iron, core f, f 'is immersed. However, this core can also consist of another material that conducts the magnetic lines of force well. The coils are on their inside through a brass sleeve g and. bounded on their end faces by soft iron washers h. The soft iron parts can also be held together by tensioning screws. They enable a coherent flow of lines of force, which gives the device a high and constant sensitivity. The two plunger cores f, f 'are non-positively connected to one another by a magnetically non-conductive middle section i. The immersion depth of the cores f and f ' in the' coils s and s' caused by the measured variable results in a change in the coil induction. The latter in turn changes the AC voltage of the carrier frequency bridge B and thus also the AC voltage. to the amplifier and the demodulator. This change is displayed by the oscilloscope or other display device. The device described so far and its mode of operation are known.
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.If the temperature of the coils s, s' changes, such as e.g. B. in the valve clearance measurement mentioned at the beginning, where the measurement begins when the engine is cold and ends when the engine is warm, the ohmic resistance of the coil winding, which is usually made of copper, changes. This results in a zero point shift and thus a change in sensitivity. In order to be able to counteract this even if there is no automatic temperature compensation, an additional variable resistor w2, w3 each with a switch k, k 'is provided in the measuring branch sections a, ä of the carrier frequency measuring bridge B, their common line leads to a Wheatstone bridge B '. This consists in a manner known per se of a galvanometer m, a small current source n, a comparison resistor w4, a switch o and a measuring wire p. This device makes it possible to check the resistance of the coils s, s at any time by moving the switch k, k 'from the measuring bridge position to the switch position on the Wheatstone bridge and then, if the resistance has changed under the influence of heat, by a corresponding one Change in the additional resistances w2, w3 to restore the calibration status in the measuring branch of the carrier frequency measuring bridge B immediately.
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.To now in special cases, z. B. in the case of valve clearance measurement, in order not to let the time intervals between the individual measurements become too long, the resistance measurement of the transmitter coils with the Wheatstone bridge must be carried out in the shortest possible time. For this purpose, according to a further feature of the invention, the switches k and o or k 'and o are inevitably connected to one another in such a way that when the scUlter k or k' is switched from the measuring branch of the carrier frequency measuring bridge B to the Wheatstone bridge B 'at the same time whose switch o is closed. It is also advantageous to provide a switch from the display device at the output of the device, by means of which the display device is switched off when the Wheatstone bridge is switched on, in order to avoid overloading the display device. The actuation of the hand switch for the display device can inevitably take place at the same time as the actuation of the switches k, k ' or o. The inevitable actuation of the switch is done either mechanically by a linkage or z. B. electrically by connecting multiple contacts in parallel. The switches can also be combined on a push pin, or a collective switch is designed as a push button, which is under the influence of a return spring, such that the Wheatstone bridge is only switched on during its pressure load and after releasing it again on the Carrier frequency bridge is switched. Instead of the double coil s, s described, a simple coil can also be used within the scope of the invention. Since the change in temperature is not solely responsible for the change in resistance of the measuring coil, because the change in inductance of the coil also occurs due to a change in the coil body under the influence of heating, which also results in a zero point shift, it is advantageous in some cases to use the To produce coil bodies from a material that has practically no or only a small temperature coefficient, so that the outer dimensions of the coils always remain the same. Ceramic bobbins are particularly intended.