<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur Fernmessung physikalischer Grössen.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Möglichkeit, den Messwert eines beliebigen Messinstrumentes mit Hilfe von verschiedenen Frequenzen zu übertragen. Es kommen im wesentlichen drei Bestandteile in Betracht : ein Frequenzwähler, eine Einrichtung zur Schaffung mehrerer Frequenzen von verschiedener Höhe und schliesslich ein Empfängerapparat.
Die Frequenzmesser haben als Empfangsinstrumente bei der Fernübertragung den Vorzug vor andern, dass sie von Schwankungen der Stromstärke in ihrer Anzeigegenauigkeit nicht beeinflusst werden, u. zw. gilt dieses ebenso von den Zungenfrequenzmessern für niedrige Frequenzen wie von dem gegenkraftlosen Zeigersystem für niedere und hohe Frequenzen.
Die Übertragung einer Messgrösse mit Hilfe eines Wechselstromes, dessen Frequenz dieser Messgrösse entspricht und der auf der Empfängerseite einen Frequenzmesser, z. B. einen Zungenfrequenzmesser erregt, ist bereits bekannt. Ferner ist es bekannt, einen, von Hand zu steuernden, Geberkontaktarm an einer Reihe von verschiedenen Frequenzen entsprechenden Kontakten entlanggleiten zu lassen und die dadurch gewählten Frequenzen auf ein Empfängergerät zu übertragen. Diese Einrichtung ist jedoch nicht für die Fernmessung von Messgrössen geeignet, da die Messgrössen im allgemeinen nur so geringe Kräfte übertragen können, dass sie die Reibung des Kontaktarmes auf den Kontakten nicht überwinden können.
Demgegenüber stellt die Erfindung eine Einrichtung zur Fernmessung physikalischer Grössen mit Hilfe verschiedener Frequenzen dar, welche sich dadurch auszeichnet, dass ein von dem Messwerk des Gebergerätes entsprechend der zu übertragenden Messgrösse bewegter Kontaktarm entlang einer Reihe von Kontakten geführt wird, an welche Leitungen mit Strömen verschiedener Frequenz herangeführt sind, und dass dieser Kontaktarm periodisch mit dem seiner Stellung entsprechenden Kontakt der Kontaktreihe in Berührung gebracht wird und dadurch eine seiner Stellung entsprechende Frequenz wählt.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens. Der Zeiger z wird von irgendeinem Messsystem m beeinflusst. Es ist besonders zweckmässig, das Messwerk eines fabrikatorisch hergestellten Apparates unangetastet zu lassen und den Frequenzwähler als einen selbständigen Apparat auszubilden, der lediglich durch eine Kupplung (Gabel g) mitgenommen wird. Unterhalb der Zeigerspitze sind konzentrisch zu der Zeigerachse Kontaktstücke & angeordnet.
An jedes Kontaktstück führt je eine Leitung, deren Strom eine andere Frequenz hat So können beispielsweise die Frequenzen 30 - 60 auf insgesamt 60 Kontaktstücke verteilt sein, u. zw. liegt es im Interesse der einfacheren Bauweise, dass man die einzelnen Frequenzen nicht entsprechend ihren Intervallen nebeneinander reiht, sondern versetzt in der Weise, dass
EMI1.1
diese Unterteilung und Versetzung auch auf vier Quadranten vornehmen. Durch den Topfmagneten e wird in bekannter Weise der Zeiger z periodisch aus seiner frei spielenden Stellung angezogen und zu einem Kontaktschluss veranlasst. Der Strom mit der betreffenden Frequenz wird ferngesendet, etwa in einem Zungenfrequenzmesser q.
Aus Fig. la ist noch zu ersehen, dass mit Hilfe von Leitflächen der Zeiger gezwungen wird, sich auch richtig auf den Kontakt, und nicht etwa auf einen mit einem Isolierstück angefüllten Zwischenraum zu stellen.
Die Bauart des Frequenzwählers gestaltet sich, wie ersichtlich, verhältnismässig einfach.
Schwieriger ist es schon, 60 Stromkreise mit 60 verschiedenen Frequenzen herzustellen.
Bei höheren Frequenzen verwendet man Röhrengeneratoren u. dgl. Im folgenden werden nur Einrichtungen beschrieben, welche sich auf möglichst niedere, unterhalb der sogenannten Tonfrequenz liegende Frequenzen beziehen. Gerade die Eigenschaft des Zungenfrequenzmessers, dass er auf diese Frequenzlage sehr genau und mit grossen Schwingungen reagiert und dabei eine sehr geringe Energie benötigt, kommt der neuen Lösung der vorliegenden Aufgabe sehr zu statten.
Die zuverlässigste Art, wellenförmige Ströme von einer ganz konstanten Frequenz zu erzeugen, ist immer noch die Herstellung solcher Ströme mit Hilfe von Stimmgabeln. In Fig. 3 ist angedeutet, wie sich die Aufgabe, etwa 60 grosse Stimmgabeln mit Selbsterregung dauernd im Betrieb zu halten, technisch durchführen lässt.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Stimmgabeln werden in bekannter Weise durch einen Magnet e erregt, welcher in Fig. 3 nur angedeutet ist, dessen zweckmässige Form und Stellung aber aus Fig. 3a zu ersehen ist. Man erreicht nämlich durch diese Form eine sehr grosse Konstanz der Amplitude bei Selbsterregung. Das mit Quecksilber Hg angefüllte und mit Wasserspülung versehene Gefäss ist einer Gruppe von Stimmgabeln gemeinsam. In gleicher Weise dient es dazu, den wellenförmigen, nach dem Geberinstrument G geleiteten Gleichstrom herzustellen, der mit Hilfe eines Wandlers in Wechselstrom umgeformt werden kann. Die bekannten Einrichtungen, zerhackten Gleichstrom mit Hilfe einer Stimmgabel zu liefern, haben allerdings einen Nachteil, der gerade im vorliegenden Falle zu unliebsamen Störungen führen kann. Der zerhackte Gleichstrom ist sehr reich an Obertönen.
Man wird ihn also in benachbarten Telefonleitungen als störendes Nebengeräusch empfinden. Die Wirkung lässt sich herabmildern, wenn man die Unterbrechung nicht jäh vor sich gehen lässt, sondern stufenweise, so wie es Fig. 3b zeigt.
Man muss sich vergegenwärtigen, dass es sich bei den Stimmgabeln für den vorliegenden Zweck nicht um die landläufigen kleinen Stimmgabeln handelt, sondern um grosse, schwere Gebilde, die man nach Art der Fig. 3a erregt u. zw. geschieht die Erregung für sich und die Herstellung des unterbrochenen Stromes ebenfalls für sich. Man verwendet jeweils eine Zinke zu einem der genannten Zwecke. Das Ende einer solchen Zinke ist in Fig. 3b ersichtlich. Diese Zinken haben Schwingungsamplituden von mehreren Zentimetern, die man durch Ansetzen eines Armes noch vergrössern kann. Das Ende einer solchen Zinke ist mit mehreren voneinander isolierten Drähten, z. B. aus V2A-Stahl versehen, welche in eine Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, eintauchen.
Der Moment des Eintauchens ist ungleich, d. h. das Eintauchen und das Heraustauchen geschieht stufenweise, wobei jedesmal ein die einzelnen Stufen verbindender Widerstand ausgeschaltet wird.
In Fig. 3c ist dargestellt, wie man dem pulsierenden Gleichstrom eine fast sinusförmige Gestalt geben kann. Die Gabelzinke ist von der Stirnseite aus betrachtet. Sie trägt zwei isolierte Bügel aus Widerstandsdrähten. Man verwendet zu diesen Bügeln hier in üblicher Weise Platin oder Platinlegierungen. Die Bügel tauchen in Röhren 'i, rg, rg, die mit Quecksilber oder einer leitenden Flüssigkeit gefüllt sein können. Der Widerstand dieser Bügel richtet sich nach der Stromstärke, die man hier anwenden will, und es ist sehr beachtlich, dass eine Stromunterbrechung überhaupt nicht stattfindet, sondern nur ein Schwanken des Widerstandswertes. Hiedurch wird das Herausspritzen der Flüssigkeit verhindert und die Betriebssicherheit der Vorrichtung erheblich erhöht.
Man kann auch den wellenförmigen Gleichstrom in richtigen Wechselstrom umwandeln. Im übrigen sind auch Mittel bekanntgeworden, durch die unmittelbare Bewegung der Zinken echten Wechselstrom zu induzieren. Diese Induktion darf aber keine grossen Leistungen beanspruchen, weil dadurch wieder das Schwingen der Stimmgabel erschwert wird. Man wird also derart gewonnenen und mit den eingangs beschriebenen Mitteln der Erfindung weitergeleiteten Strom, erst mit bekannten Mitteln verstärken müssen.
Aus manchen Gründen ist trotz der genannten Verbesserung bei dem Betrieb mit Stimmgabeln ein eigentlicher Wechselstromgenerator (Magnetinduktor) vorzuziehen.
Es ist aber schwierig, die grosse Anzahl von Frequenzen mit Hilfe einer ebenso grossen Anzahl von Maschinen zu erzeugen, welche eine entsprechende Polzahl aufweisen. Selbst dann noch ist die fabrikatorisch Aufgabe unbefriedigend, wenn man einzelne Gruppen von Maschinen zusammenstellt, etwa mit den Polzahlen 30, 32, 34 usw., und diese durch verschiedene Übersetzungen derartig antreibt, dass die erforderlichen Zwischenwert entstehen.
In Fig. 4-6 ist eine Einrichtung dargestellt, welche die Aufgabe wesentlich vereinfacht.
Zum leichteren Verständnis ist zunächst in Fig. 4 und 5 die Einrichtung nur an zwei Maschinen dargestellt. Es handelt sich um zwei Magnetinduktoren il und i2. Beide sind zwölfpolig. Auf der Welle w sind die Anker al und a2 mit ihren Spulen befestigt, deren Strom durch Schleifringe an die Leitungen i, und l3 geführt wird.
Nun sei das Magnetgestell von i1 feststehend gedacht, während sich das Magnetgestell von mit Hilfe der Riemenscheibe s für sich drehen kann. Will man beispielsweise eine Abstufung von 20/0 zwischen 30 und der nächsten Frequenz erzielen, so muss sich, von der Tourenzahl von 300 Umdrehungen pro Minute, welche die Welle ausführt, ausgehend, das Magnetgestell von i2 in der Minute sechsmal gegen die Drehrichtung des Ankers drehen. Eine solch geringe Umlaufzahl lässt sich mechanisch mit grosser Sicherheit auch durch Riemen-oder Schnurläufe- herstellen) weil nunmehr ein geringer Schlupf keine nennenswerte Rolle mehr spielt.
Fig. 6 zeigt bei fünf gleicharmigen Maschinen, wie man die Frequenzen 30, 30'5, 31, 31'5 und 32 erzeugen kann.
Die mit konstanter Tourenzahl umlaufende Welle le treibt i1 bei feststehendem Magnetkranz. Die übrigen Magnetkränze werden alle etwas rascher gedreht, u. zw. mit Hilfe einer konischen Welle Mg. 1 und W2 stehen in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis, das durch Zahnräder z gesichert sein kann. Die kleinen Unstimmigkeiten werden dadurch behoben,
<Desc/Clms Page number 3>
dass man die Riemen durch Gabeln g etwas nach links oder rechts einstellt, so dass sie langsamer oder schneller laufen. Man muss sich die Riemen natürlich wesentlich länger vorstellen, als sie in der Zeichnung dargestellt sind.
Auf diese Art kann man die Justierung ein für allemal herstellen, u. zw. mit Hilfe eines Zungenfrequenzmessers, so dass sämtliche Frequenzen stimmen, soweit nur die Umlaufzahlen der Wellen W1 und W2 konstant bleiben, was mit bekannten Mitteln unschwer zu erreichen ist.
Fig. 7 und 8 beziehen sich auf einen Apparat, bei welchem der Frequenzmesser und die Vorrichtung zum Erzeugen der Frequenz in einen einzigen Apparat vereinigt sind.
Das bewegliche System, etwa eine auf der Achse a befestigte Drehspule d, trägt einen Zeiger z, der mit einer Tragstütze t versehen ist, die zwei Gabeln gl und g2 besitzt. Auf der gleichen Achse ist senkrecht leicht verschiebbar gelagert ein Zeiger zl. Diesem Zeiger wird durch einen Tropfmagneten meine Hubbewegung erteilt. Bei dieser Gelegenheit wird er festgeklemmt zwischen die Backen b1 und b2. b1 bewegt sich mit dem Anker des Topfmagneten, es trifft den zwischen den Backen b1 und b2 freischwebenden Zeiger s :l, klemmt ihn zwischen die beiden Backen und hebt ihn ein Stück in die Höhe.
Hiebei trifft die Nase n des eingeklemmten Zeigers auf ihrem Weg die etwas hereinragende Spitze der Zunge s und zupft sie an, so dass sie in Schwingungen kommt.
Derartige Zungen sind, wie Fig. 8 zeigt, radial im Kreise angeordnet, beispielsweise auf der rechten Seite neun und auf der linken Seite zehn Zungen. Die nach der linken Seite herausragende Spitze des Zeigers z, ist um einen Zungenabstand versetzt, so dass sie auf der linken Seite in eine Lücke kommt, wenn der Zeiger auf der rechten Seite zur Wirksamkeit gelangt.
Die Zungen sind je in ein Fussstück f eingespannt, sie befinden sich zu beiden Seiten dieses Fussstückes, das selbst wieder mit einem kurzen starken Stückchen Blattfeder fil mit der Fussleiste f2 verbunden ist. Ein solches Zungenpaar der beiden Lamellen, die gleiche Schwin- gungszahl haben, wirkt wie eine Stimmgabel. Diese Schwingungen übertragen sich stimmgabelartig auf die äussere Seite des Zungenpaares, so dass dort eine Gleichstromunterbrechung (zerhackter Gleichstrom) in einem Quecksilbernapf g, der mit Wasserspülung versehen ist, eintreten kann.
Der zerhackte Gleichstrom dient zwei Zwecken ; einmal zur Selbsterregung dieser Zungen mit Hilfe des Elektromagneten e, ferner zur Abgabe des zerhackten Gleichstromes etwa unter Zwischenschaltung eines Wandlers w in die Fernleitung 1, um schliesslich ein geeignetes Anzeigeinstrument, etwa einen Frequenzmesser mit Zungen f,., in Tätigkeit zu setzen. Sobald die fallbügelartig wirkenden Klemmbacken wieder losgelassen werden, fallen sie zurück und bremsen auf ihrem Weg die nach innen gerichtete Zunge ; dadurch kommt auch der äussere Arm der Zunge zur Ruhe, und die Fernleitung wird stromlos.
Der freigegebene Zeiger z bzw. der mitgeführte Zeiger kann sich nun wieder in eine neue Lage einstellen, und das Spiel kann mit einer entsprechend andern Frequenz von neuem beginnen.
Die Erfindung erhält eine besondere Bedeutung bei Anlagen zur Fernübertragung von mehreren Messwerten (Geberinstrument) mit Hilfe einer geringeren Anzahl Leitungen, wobei man durch Synchronschalter stets den in Frage kommenden Empfängerapparat an den zugehörigen Geberapparat einschaltet. In diesen Fällen ist es wünschenswert, dass der Empfängerapparat seine Anzeige so lange erkennen lässt, bis er wieder an die Reihe kommt. Bei gegenkraftlosen Frequenzmessern nach dem Zeigersystem ist dieses ohne weiteres möglich, dagegen erlischt das Resonanzbild eines Zungenfrequenzmessers mit dem Aufhören der Erregung, sofern man nicht besondere Mittel zu seiner Aufrechterhaltung anwendet. Es sind zwar Vorschläge bekannt geworden, um eine nur kurze Zeit erregte Zunge dauernd in Schwingungen zu halten.
Hiebei werden aber Kontakte benötigt, was in manchen Fällen als Nachteil zu betrachten ist. Dagegen sind auch Resonanzrelais hergestellt worden, bei welchen die schwingende Zunge einen Hebel in eine bestimmte Stellung schleudert, in welcher er so lange festgehalten wird, bis er durch besondere Mittel in seine Ruhelage zurückgeführt wird.
Eine solche Einrichtung ist in Fig. 9 u. zw., nur für eine Zunge dargestellt. Sie wiederholt sich so oft, als Zungen vorhanden sind. In der Ruhelage liegt der leichte umdrehbare mit Signalscheibe versehene Hebel h an den kleinen Haltemagnet P1 an. Er wird beim Anspringen der Zunge z, die den an dem Hebel befestigten Stift s trifft, abgerissen und nach der andern, durch den Haltemagneten P2 gesicherten Stellung geschleudert. Nun wird mit
EMI3.1
auch im geeigneten Augenblick der Hebel lu durch den Elektromagneten e wieder in seine Ruhelage gezogen. Die Zurückführung kann für sämtliche Hebel gleichzeitig erfolgen, so wie dies bei den sogenannten Tableaus für Klingelanlagen hinlänglich bekannt ist. Die Skale, an welcher die Fallscheibe sichtbar werden soll, kann durch eine Röhrenlampe I erleuchtet werden.
Die Bauweise nach Fig. 9 hat den Vorteil, dass nur sehr geringe Kräfte zur Betätigung des mit einer Signalscheibe versehenen Fallbügels h erforderlich sind.