Frequenzmesser System Hartmann Kempf

Der Zungenfrequenzmesser nach Hartmann-Kempf ist in der Abb. 1 im Schnitt dargestellt. Eine Anzahl Stahlzungen 1 ist in einem Halter 2 festgeklemmt. Sie tragen an ihrem rechten Ende eine kleine, weiß lackierte Fahne 3, die im Ausbruch einer Skala steht und in der Abb. 3 von vorn gesehen gezeichnet ist. Zwischen der oberen und unteren Reihe der Stahlzungen (Abb. 1) steht ein Elektromagnet 4, durch dessen Wicklung 5 ein Wechselstrom von der Frequenz f fließt.

Abb. 1: Zungenfrequenzmesser nach Hartmann-Kempf im Schnitt

Abb. 2: H&B Zungenfrequenzmesser No. 1195980

Die Kraftlinien des Magnetfeldes schließen sich zum Teil über die Stahlzungen; bei jedem Wechsel werden die Zungen einmal etwas angezogen mit einer Kraft, die eine mit dem bloßen Auge nicht sichtbare Durchbiegung der Zungen zur Folge hat. Diese kleine Kraft reicht aber aus, um diejenige Zunge, deren Eigenschwingungszahl mit der Wechselzahl des elektromagnetischen Feldes übereinstimmt, schon nach einigen Impulsen zu einer gut sichtbaren Schwingungsamplitude zu bringen. Das Skalenbild entspricht dann der Abb. 3. Bei jeder Zunge ist ein Teilstrich angebracht, der ihre Eigenschwingungszahl angibt. Die schwingenden Zungen sind durch die Bewegung in der Luft und im Magnetfeld nur wenig gedämpft, so daß z. B. die Zungen 50 und 49,5 bei 49,75 Hz noch etwas mitschwingen (Abb. 3a). Schwingen beide Zungen mit genau gleicher Schwingungsweite, so liegt der gesuchte Wert genau in der Mitte bei 49,75 Hz.
Im rechten Bild der Abb. 3 ist die Frequenz des Wechselstroms genau 50 Hz. Die beiden benachbarten Zungen schwingen nur wenig mit, und die Gleichheit ihrer Schwingungsamplituden zeigt, daß die Zunge 50 wirklich mit maximaler Schwingungsweite, d. h. auf der Spitze der Resonanzkurve schwingt.

In der Abb. 1 ist unter dem Eisenkörper 4 noch eine zweite Zungenreihe angeordnet, die ebenfalls von ihm erregt wird. Es läßt sich so der Meßbereich eines Instruments in einfacher Weise vergrößern. Die Zungen benötigen ein um so stärkeres Feld, je höher ihre Eigenfrequenz ist. Man kann dies bei der Konstruktion nach Abb. 1 dadurch berücksichtigen, daß man den Abstand der Zungen vom Magnet für die Zungen hoher Frequenz kleiner wählt als bei solchen niedriger Frequenzen.

Die Abstimmung der Zungen auf eine bestimmte Schwingungszahl wird durch Änderung der Federkraft in der Nähe der Einspannstelle oder durch Änderung der Masse am freien Ende vorgenommen, indem man dort die Zunge durch Zinn beschwert oder durch Bohrungen erleichtert.

Abb. 3: Ablesung eines Zungenfrequenzmessers. a: Anzeige 49,75 Hz; b: Anzeige 50,0 Hz

Die Eigenschwingungszahl der einmal abgestimmten und gealterten Zunge ist von großer Konstanz und bei richtiger Wahl des Werkstoffes auch unabhängig von der Temperatur. Die Abstimmungstoleranz liegt bei 1 ‰, die Ablesetoleranz bei 2 ‰.

Mit sich ändernder Spannung an den Erregerspulen ändert sich auch die Schwingungsweite. Spannungsänderungen von ± 10 % sind aber zulässig. Durch geeignete Vorwiderstände kann man die Erregerwicklung in weiten Grenzen der jeweiligen Spannung anpassen. Häufig wird in das Instrumentengehäuse ein veränderlicher Vorwiderstand als Spannungsregler eingebaut. Die Zungen lassen sich für eine Eigenschwingungszahl von 7... 1500 Hz herstellen. Unterhalb von 7 Hz wird die Zunge zu lang, das Schwingungsbild undeutlich, die Zungen sprechen auf die leiseste Erschütterung an; oberhalb von 1500 Hz wird die sichtbare Fahne und ihre Schwingungsweite zu klein. Da die Zunge somit bei jeder Halbwelle (Wechsel), gleichgültig welchen Vorzeichens, angezogen wird, so schwingt die Zunge z.B. bei 50 Hz = 100 Wechseln mit 100 Schwingungen in der Sekunde. Die Zunge, die 50 Hz anzeigen soll, muß also auf eine Schwingungszahl von 100 Hz abgestimmt sein [Palm].

 englische Patentschrift von 1908 (619k)