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Einrichtung zur Fernanzeige von Drehgesehwindigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Drehgeschwindigkeit eines Systems, insbesondere eines umlaufenden Messinstrumentes, an einem entfernten Empfangsort anzuzeigen. Es ist dies gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass eine umlaufende motorisch wirkende Kompensationseinrichtung vorgesehen ist, die sich selbsttätig auf eine der anzuzeigenden Drehgeschwindigkeit proportionale Drehzahl einstellt, und dass das Anzeigeinstrument am Empfangsort im Antriebsstromkreis dieser Kompensationseinrichtung liegt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Antriebsstrom einer motorisch wirksamen Kompensationseinrichtung proportional ihrer Drehgesehwindigkeit ist. Da die Kompensationseinrichtung zwangsläufig dieselbe Zahl von Umdrehungen macht wie die Welle, deren Drehzahl gemessen werden soll, ist ihr Antriebsstrom proportional der zu messenden Drehzahl.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. 1 ist ein Zähler, dessen Drehzahl ferngemessen werden soll. Dieser Zähler treibt über die Schnecke 2 und das Schneckenrad eine Welle an, an der der Kontaktarm 4 angebracht ist. 6 ist ein gewöhnlicher Amperestundenmotorzähler, der als Kompensationseinrichtung dient. Seine Drehgeschwindigkeit wird durch den Vorlaufkontakt 11 selbsttätig in Abhängigkeit von der zu übertragenden Drehzahl gesteuert. Der im folgenden als Motor bezeichnete Amperestundenzähler 6 besitzt einen Anker 7 und wird von dem permanenten Feldmagneten 8 erregt.
Im Ankerstromkreis des Motors 6 liegt eine Batterie 13, die Fernleitung 18 und das Empfangs- instrument-M. Der Vorlaufkontaktarm 11 ist so angeordnet, dass bei einer Drehung des Zählers 1 der Kontakt 4 den Kontakt 11 berührt. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen, der von der Batterie 13 über den Schleifring 5, die beiden Kontaktarme 4 und 11, den Schleifring 12. den Motoranker 7, die Fern-
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einen Stromimpuls und beginnt sich mit einer Geschwindigkeit zu drehen, die grösser ist als die grösste Geschwindigkeit des Zählers 1. Dadurch wird der Kontaktarm 11 von dem Kontakt 4 fortbewegt. Der Kontakt wird geöffnet und damit der Antriebsstromkreis des Motors 6 unterbrochen, so dass die Drehzahl des Motors wieder absinkt.
Infolgedessen holt der Zähler 1 die Gangdifferenzen wieder auf, und sein Kontaktarm 4 berührt wiederum den Kontaktarm 11, und das Spiel beginnt von neuem. Solange der Zähler 1 sich dreht, erhält in dieser Weise der Motor 6 dauernd Impulse und legt ebensoviel Umdrehungen zurück wie der Zähler 1, und sein Ankerstrom ist proportional der zu messenden Drehgeschwindigkeit.
Um der Tatsache, dass der Antriebsstrom des Motors 6 aus einzelnen Stromstössen besteht, Rechnung
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verwendet, dessen Zeitkonstante so gewählt ist, dass selbst bei der kleinsten Drehgeschwindigkeit, die noch fernangezeigt werden muss, der Zeiger des Instrumentes nicht pendelt.
Fig. 2 zeigt eine Einrichtung für den Fall, dass Vorwärts-und Rückwärtslauf des Zählers 1 fernangezeigt werden sollen. Die Bezifferung der Einzelteile entspricht der Fig. 1. Der Kontaktarm 4 kommt bei Vorwärtslauf mit dem Kontaktarm alla, bei Rüekwärtslauf mit dem Kontaktarm 11b in Berührung. Die Schaltung der Batterie 1.'3 ist dabei derart getroffen, dass bei Kontaktgabe zwischen den Kontakt-
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armen 4 und l1 der Anker 7 im umgekehrten Sinne stromdurchflossen ist als bei Kontaktgabe zwischen den Kontaktarmen 4 und 11b.
Da der Gleichstrommotor 6 permanente Erregung besitzt, ist der von dem Instrument 19 gemessene Ankerstrom nicht nur der Grösse, sondern auch der Richtung nach proportional der Drehgeschwindigkeit des Zählers 1. Das Empfangsinstrument 19, wieder zweckmässig ein ballistisches Instrument, ist mit dem Nullpunkt in der Mitte der Skala ausgeführt.
Fig. 3 zeigt eine Einrichtung zu demselben Zweck wie Fig. 2, nämlich zur Fernübertragung von Vor-und Rückwärtslauf. Statt der beiden Kontaktarme 11a und 11b in Fig. 2 ist jedoch in Fig. 3 nur ein einziger Vcrlaufkontaktarm 11 vorhanden. An den Nachlaufkontaktarm 4 wird mit Hilfe eines von der Schnecke 2 des Zählers 1 betätigten Umschaltkontaktes 20 bei der Umkehr der Drehrichtung des Zählers 1 Plus-bzw. Minusspannung angelegt. Dadurch wird ebenso wie in Fig. 2 die Stromrichtung im Anker 7 gewechselt und so die Umsteuerung des Motors 6 bewirkt.
Fig. 4 zeigt eine besondere Ausführungsform der Kontaktarme 4 und 11, nämlich eine solche mit Schleifkontakt an Stelle der in den Fig. 1 und 3 gezeichneten Druckkontakt. Die Wirkungsweise einer Fernübertragungseinrichtung mit dieser Kontaktanordnung ist dieselbe, wie sie bei den vorhergehenden Figuren erläutert ist. Sie hat ihnen gegenüber noch den zusätzlichen Vorteil, dass der Zähler 1 auch dann weiterlaufen und auf ein vorhandenes Zählwerk arbeiten kann. wenn der Motor 6 etwa infolge irgendeiner Störung oder infolge Unterbrechung der Fernübertragungsleitung sich nicht mehr dreht.
Der Motor 6 (Fig. 1) kann auch ein Wechselstrommotor sein, etwa ein Induktionszähler. An Stelle der Batterie 1. 3 hat dann eine Wechselstromquelle zu treten. Der Vorteil des Wechselstrombetriebes ist, dass die gesamte Fernmessanlage ohne Batterie betrieben, also z. B. an das Weehselstromnetz angeschlossen werden kann.
Die beschriebene Einrichtung kann auch in der Weise abgeändert werden, dass die Kompensationseinrichtung 6 von Fig. 1 sich nicht an der Geberstelle, sondern an der Empfangsstelle befindet. Eine solche Einrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Sie eignet sich für eine Fernmessung nach dem Impulsfrequenzfernmesssystem, bei dem die Häufigkeit der über die Fernleitung geschickten Impulse proportional der zu übertragenden Drehgeschwindigkeit ist. In der Fernleitung 21 liegt das Empfangsrelais 22, dessen Anker mittels einer Klinke 23 bei jedem Impuls das Klinkenrelais 24 um einen Zahn weiterschaltet. Mit der Achse des Klinkenrades ist aber eine Feder mit Kontaktarm 25 verbunden, der mit einem von dem Kompensationssystem getragenen Kontaktarm 26 zusammenarbeitet. Zwischen der Achse des Klinkenrades 24 und dem Kontaktarm 25 befindet sich ein Energiespeicher, der z.
B., wie in der Zeichnung dargestellt, aus einer Feder besteht. Zwischen Feder und Kontaktarm 25 ist noch eine Wirbelstrombremse dazwischengeschaltet. Der Kontaktarm 25 dreht sich mit einer mittleren Geschwindigkeit, die der Impulsfrequenz proportional ist. Der Energiespeicher und die Wirbelstrombremse wirken dabei in der Weise, dass aus der schrittweisen Bewegung des Klinkenrades 24 eine gleichförmige Drehbewegung des Kontaktarmes 25 entsteht. Bei jeder Berührung mit dem Vorlaufkontakt 26 wird ein Stromkreis für die aus einem normalen Amperestundenzähler 28 bestehende Kompensationseinrichtung geschlossen.
Der Stromkreis verläuft von Erde über Batterie 27, Kontaktarme 25, 26, Anker 28 des Amperestundenzählers, Anzeigeinstrument 29 nach Erde. Durch den Stromschluss wird der Amperestundenzähler in Bewegung gesetzt und unterbricht dadurch seinen eigenen Stromkreis. Der Anker 28 und der Vorlaufkontakt 26 legen infolge der ständigen Stromunterbrechungen einen aus einzelnen Schritten bestehenden Weg zurück, der zwangsläufig gleich demjenigen des Kontaktarmes 25 ist. Die Ankerstromstärke des Amperestundenzählers ist proportional der Drehgeschwindigkeit und somit ein Mass für die fernanzu- zeigende Messgrösse. Sie wird in dem Instrument 29 gemessen.
Ein Absinken der Spannung der Batterie 27 ist auf die Anzeige des Instrumentes 29 ohne Einfluss, da die Gesamtzahl der Umdrehungen der Kompensationseinrichtung zwangsläufig auf den richtigen Wert eingeregelt wird und zu einer bestimmten Gesamtumdrehungszahl ein festes Stromintegral unabhängig von der Höhe der Spannung gehört.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel wird ebenso wie bei der Einrichtung nach Fig. 5 ein Klinkenrad 24 durch ein Empfangsrelais 22 angetrieben. Auf der Achse dieses Klinkenrades befindet sich jedoch jetzt das Sonnenrad 30 eines Differentialgetriebes. Das zweite Sonnenrad. 31 wird von dem als Kompensationseinrichtung dienenden Motor. 36 angetrieben. Durch das Planetenrad. 32 wird ein Betätigungshebel 3. 3 bewegt, welcher eine Kontakteinriehtung. 34 schliesst und öffnet. Diese letztere liegt parallel zu einem Widerstand 35 im Antriebsstromkreis des Motors 36. Der Antriebsstromkreis des Motors enthält ausserdem eine Batterie 37 und das Anzeigeinstrument 39. Die Achse des Motors 36 treibt über das Getriebe 38 das bereits genannte Sonnenrad 31 an.
Der Widerstand. 35 und die Spannung der Batterie 37 sind derart bemessen, dass beim Schliessen des Kontaktes 34 die Geschwindigkeit des vom Motor 36 angetriebenen Sonnenrades 31 auf einen Endwert ansteigt, welcher über der höchsten Geschwindigkeit des Sonnenrades 30 liegt, und dass beim Öffnen des Kontaktes 34 das Rad. 31 eine Endgeschwindigkeit unterhalb der geringsten Geschwindigkeit des Rades 30 annimmt. Die Einrichtung arbeitet nun derart, dass bei einem konstanten Wert der anzuzeigenden Drehgeschwindigkeit, also bei einem konstanten Wert der Impulsfrequenz, das Rad 30 mit konstanter, das Rad 31 jedoch mit einer
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liegt. Wenn die Geschwindigkeit des Rades 31 etwas höher liegt als diejenige des Rades 30, so wird der Kontakt 34 geöffnet.
Dadurch wird der Widerstand 35 in den Stromkreis des Motors 36 eingeschaltet, und die Drehzahl des Motors 36 sinkt in Richtung auf den obenerwähnten Mindestwert. Noch bevor dieser Mindestbetrag erreicht ist, wird jedoch durch die Änderung der Bewegungsrichtung des Kontaktarmes 33 der Kontakt 34 wieder geschlossen, die Drehzahl 36 des Motors erhöht sich wieder, so dass der Betätigungsarm 33 wieder in umgekehrter Richtung bewegt wird und den Kontaktarm 34 wieder öffnet. In dieser Weise wird bei konstanter Geschwindigkeit des Sonnenrades 30 durch abwechselndes Schliessen und Öffnen der Kontakte 34 die Geschwindigkeit des Rades 31, d. h. diejenige des Motors 36 auf einen im Mittel gleichen Wert wie diejenige des Rades 50 eingeregelt.
Der Antriebsstrom des Motors 36, der im Instrument 39 gemessen wird, ist dieser Drehzahl und damit der fernanzuzeigenden Drehgeschwindigkeit des Messinstrumentes am Sendeort proportional.
Statt den im Antriebsstromkreis des Motors 36 liegenden Widerstand 35 kurzzuschliessen und einzuschalten, genügt es auch, lediglieh die Grösse des Widerstandes zu ändern. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 dargestellt. Der Widerstand wird hiebei durch die über die Fernleitung kommenden Impulse im einen Sinne und durch die Kompensationseinrie. htung im andern Sinne verändert. 41 ist das Empfangsrelais für die auf der Fernleitung ankommenden Impulse. Diese Impulse verstellen aber die Klinke 42 und das Klinkenrad 43, das eine Sonnenrad 44 des Differentialgetriebes. Die Kompensationseinriehtung, bestehend aus dem Amperestundenzähler 45, trägt auf ihrer Achse eine Kontaktvorrichtung 46, welche bei jeder Umdrehung den Stromkreis des Hilfsrelais 47 einmal schliesst.
Dieses Hilfsrelais verstellt über eine Klinke 48 und ein Klinkenrad 49 das andere Sonnenrad 50 des Differentialgetriebes. Auf der Achse des Planetenrades 51 sitzt ein kreisförmiger Widerstand 52, der als Spannungsteiler geschaltet ist und seine Spannung von einer Hilfsbatterie 53 bezieht. Es sei zunächst angenommen, dass die fern- übertragenen Impulse mit derselben Häufigkeit einlaufen, nach der von der Kontaktvorriehtung 46 das Hilfsrelais 47 erregt wird. Die Sonnenräder 44 und 50 werden dann immer gleichzeitig um jeweils gleiche Beträge in entgegengesetzter Richtung verdreht, so dass die Achse des Planetenrades 51 sich überhaupt nicht bewegt und demgemäss der Widerstand 52 gegenüber der Schleifbürste 54 auch nicht bewegt wird.
Zwischen dieser Bürste und dem Pluspol des Widerstandes 52 liegt dann eine Spannung, die der Impulsfrequenz direkt proportional ist, und infolgedessen dreht sich der Amperestundenzähler 45 mit einer Geschwindigkeit und nimmt einen Strom auf, der der Impulsfrequenz und damit der fernanzuzeigenden Drehgeschwindigkeit ebenfalls direkt proportional ist. Dieser Strom wird in dem Anzeigeinstrument 55 gemessen.
Falls die Erregung des Empfangsrelais 41 und diejenige des Hilfsrelais 47 zwar mit gleicher Häufigkeit, aber mit einer konstanten Phasenverschiebung erfolgt, führt der Widerstand 52 unter der Bürste 54 e ; ne hin-und hergehende Bewegung derart aus, dass der Mittelwert des abgegriffenen Widerstandes und damit der Mittelwert des den Amperestundenzähler 45 und das Instrument 55 durchfliessenden Stromes der Impulsfrequenz direkt proportional ist.
Ändert sich die Häufigkeit der auf der Fernleitung eintreffenden Impulse, so wird der Widerstand 52 so lange verstellt, bis die Impulse der Kontaktvorriehtung 46 wieder mit gleicher Häufigkeit wie die auf der Fernleitung ankommenden Impulse auftreten. Zu diesem neuen Zustand gehört ein geänderter Strom im Antriebskreis des Amperestundenzählers 55, welcher der neuen Drehgeschwindigkeit proportional ist.
Die bei nicht gleichphasiger Erregung der Relais 41 und 47 in dem Kompensationsstrom enthaltene rechteckförmige Oberwelle wird zweckmässig durch einen Kondensator, der dem Instrument 55 parallel geschaltet wird, zum grossen Teil unterdrückt. Die Kapazität dieses Kondensators ist, wie bei allen Parallelkondensatoren zur Unterdrückung von Oberwellen, mit Rücksicht auf die Frequenz und mit Rücksicht auf die Amplitude der Oberwelle zu wählen. Die zahlenmässige Berechnung eines solchen Kondensators ergibt, wenigstens für niedrige Werte der Impulsfrequenz, ausserordentlich hohe Kapazitäten. Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann durch eine besondere Wicklungabstufung des Widerstandes 52 der Kondensator verkleinert werden.
Der Widerstand 52 ist zu diesem Zwecke so zu bewickeln, dass die in dem Spannungsteiler 52 zwischen seinem positiven Ende und der Bürste 54 auftretende Spannung sich abhängig von der anzuzeigenden Drehgeschwindigkeit M nicht proportional, sondern etwa wie in Fig. 2 dargestellt ändert. Bei kleineren Impulsfrequenzen ist also die Amplitude der im Strom des Amperestundenzählers enthaltenen reehteckförmigen Oberwelle kleiner als bei grossen Impulsfrequenzen. Dadurch ist der Tatsache Rechnung getragen, dass der Kondensator für geringe Frequenzen einen weniger vollkommenen Nebenschluss darstellt als für hohe.
Die Schnelligkeit des das Instrument 55 durchfliessenden Gleichstromes wird damit, dass man gezwungen ist. übermässig grosse Kondensatoren zu verwenden, auch bei niedrigen Impulsfrequenzen auf ein erträgliches Mass reduziert.
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