146179. lajstromszámú szabadalom • Érzékeny elektromágneses mérőszerv
2 146.179 Az 5. ábra szerinti mérőszervnek 10 kengyelei vannak, melyek egyikéhez a csavarmenetes 14 konzolokat erősítjük. A csavarmenetek egy-egy 15 állítócsavarral kapcsolódnak, melyek a 6 kart rögzítik. Az 1—3. ábrák szerinti érzékeny mérőszerv a következőképpen működik: Az 5 testecskén áthaladó váltóáram, mely a 12 gerjesztőkörből kiindulva a 8 hüvelyek 10 karimáján és 9 fenekén folyik keresztül, a testecskében forgó mágnesteret gerjeszt. E teret a 6 karra ható P2 erő az Mk 2 = P 2 -L 2 forgatónyomatékkal deformálja. A mágnestérnek e deformációval létesített hosszirányú összetevője az 1, 2 tekercsekben (+ e2 ) feszültséget, a 3, 4 tekercsekben pedig ugyanakkora, de ellenkező irányú (— e2 ) feszültséget indukál. Ez az e2 feszültség tehát egyenesen arányos az Mk2 forgatónyomatékkal, ill. a P2 erővel. A P i erő okozta Mk i = P i • L i nyomaték a 7 karokra hat, minek folytán az 5 testecske mágnestere akként deformálódik, hogy a 2, 4 tekercsekben (—|— e i) feszültség, az 1, 3 tekercsekben pedig ugyanakkora, de ellenkező irányú {—-ei) feszültség indukálódik. Ha tehát a 4. ábra szerinti áramkörbe iktatjuk a 3, 4 tekercseket, melyek polaritása ellenkező az 1, 2 tekercsekével, akkor az 1 tekercsben (e2 — ei) feszültség, a 2, 3 1 tekercsekben (e2 -r-et) feszültség, a 4 tekercsben pedig (e2 — ej) feszültség jelenik meg. Az áramkör középágában ekkor az e i (4 R + Q) — e2 (o i — 02) különbséggel arányos áram folyik, ahol R a vevőtekercs (detektor) ohmos ellenállása, g a potenciométerek ellenállása, Q\ és £>2 pedig a potenciométerek ellenállásdarabjai. A 17 erősítővel felerősített áram mozgásba hozza a 18 motort és a 19 mérőpotenciométer tolókáját. A motornak és ezzel együtt a potenciométer tolókájának mozgása addig tart, míg az áram az erősítő bemenő végén zérusra nem csökken, vagyis amíg a következő összefüggés létre nem jön: e 1 (4 R + o) = e2 (pi — Q2 ) Ebből az egyenletből kiderül, hogy amennyiben ÍM == £>2 + x Q és Q2 — PI — xp, ahol x a tolóka és a potenciométer közepe közötti távolság viszonya a kifejtett potenciométer teljes hosszához, akkor ei x = const illetve e2 Mk, X = C Mk 2 vagyis az érzékeny mérőszerv lehetővé teszi a két forgatónyomaték viszonyának megmérését a 16 nullázó potenciométer segítségével, mellyel a berendezést zérusra állíthatjuk. Laboratóriumi készülékekhez a 17 erősítő helyett váltóáramú galvanométert használhatunk és a mérőpotenciométert kézzel szabályozhatjuk. Minthogy a két ei, e2 feszültség a feszültségváltozástól, a gerjesztőforrás frekvenciája pedig a környezet hőmérsékletének változásától és egyéb zavaró hatásoktól függ, ezeket a nemkívánatos hatásokat az áramkörben önműködő módon ki kell egyenlíteni. Az áramkör középágában folyó árammal arányos feszültség, melyet a 17 erősítő felerősít, a tápforrás feszültségéhez viszonyítva 90c -os fázisváltozást szenved. Ezért nem feltétlenül szükséges, hogy az erősítőt olyan szervvel lássuk el, amely a kicsiny 18 motor vezérlőfeszültségének fázisát elállítja. Az ellenkező polaritású 3, 4 tekercseknek az áramkörbe iktatásával, az áramkör egyes ágaiban keletkező saját induktivitás következtében, elérjük, hogy az ej, e2 feszültségek fázisa pontosan azonos és így nem kell azok kölcsönös fáziseltolódását az erősítőbe jutásuk előtt kiigazítani. A (rézből készült) 1—4 tekercsek ellenállási hőmérsékletét úgy egyenlítjük ki, hogy a potenciométer ellenállását a tekercsek R ellenállásához képest nagyra vesszük. Egyetlen mechanikai mennyiség mérésekor a csavaróerőt a mérőszervre előzetesen az állandó Mk2 nyomaték révén, a 15 csavarok útján engedjük hatni (lásd pl. az 5. ábrát). A nagyon pontos mérések alatt az egyes tekercsekbe indukált e2 és e, feszültségeknek abszolút értékükre nézve pontosan azonosaknak kell lenniök. Ezt úgy érjük el, hogy az érzékeny mérőszerv végeit a 8 hüvelyek 9 fenekeinek elforgatásával elcsavarjuk és gondoskodunk arról, hogy a Pt erő helyesen terhelje a 13 kengyel közepét. Bizonyos esetekben a mérőszervet úgy kell kialakítani, hogy az Mkj nyomatékok kölcsönösen ellenkező értelműek legyenek, vagyis hogy az Mk3 = —Mkt nyomaték hasson az érzékeny mérőszerv egyik részére. Ilyenkor az áramkörben a 3, 4 tekercseket felcseréljük, vagyis a 3 tekercset az 1 tekercshez, a 4 tekercset pedig a 2 tekercshez kötjük. Nagyobb forgatónyomatékok méréséhez az érzékeny mérőszervet úgy alakítjuk ki, hogy azt mint csövet az 1—4 tekercsekkel együtt egy toroid alakú gerjesztő tekercs veszi körül, mely a cső közepén halad át. A torziós testecskét mágneses telítődésig gerjesztve, a hiszterézist egyéb érzékeny mérőszervektől ismert módon szüntetjük meg. A találmány szerinti érzékeny mérőszerv a mechanikai mennyiséget vagy két mechanikai mennyiség viszonyát igen pontosan alakítja át villamos mennyiséggé. A találmány különösen mérlegeknél előnyös, melyeknél a mérési tartományt igen tág határok között változtathatjuk az Mk2 forgató nyomatéknak a 6 kar (L 2 ) hossza segítségével történő módosításával vagy a súlyok (P2 ) nagyságának változtatásával. Az érzékeny mérőszerv lehetővé teszi egy sorozat jelző vagy író műszer alkalmazását, melyek a környezet változásainak, rázásoknak, a tápforrás frekvencia- és feszültségváltozásainak ellenállnak és a talajban, vagy üzemekben a legnehezebb viszonyok között is igen pontosan tudnak mérni. A találmány szerinti érzékeny mérőszerv legmeglepőbb előnye, hogy az ún. viszonyított (relatív) készülékek feladatát megoldja. Ilyenek pl. a viszonyított mikromanométerek, viszonyított író villamos műszerek, viszonyított hőmérők stb. A mérőeszközt nemcsak méréstechnikai célokra, hanem szabályozáshoz is használhatjuk. A találmány szerinti érzékeny mérőszerv egyik különleges példája az ún. kettős mérőszerv, mely e szerv felét képviseli. Az Mk2 nyomatékot az 5 torziós testecskének a 8 hüvelyek 9 fenekénél végzett állandó elcsavarásával, az Mkt
