AT134782B - Verfahren zur automatischen Aufzeichnung von Pegeldiagrammen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur automatischen Aufzeichnung von Pegeldiagrammen. 



   Zur Bestimmung des Übertragungspegels einer Fernleitung legt man an den Leitungsanfang einen
Normalgenerator von 600 Ohm inneren Widerstand und ein Milliwatt Maximalleistung und vergleicht die an einem bestimmten Punkt auftretende Spannung mit einer Normalspannung oder misst die auf- tretende Spannung mit einem direkt anzeigenden Gerät (Pegelzeiger). Diese Methode reicht vollkommen aus, wenn man den Pegel nur für eine Frequenz von z.

   B. 800 Hertz messen will ; soll aber das Pegel- diagramm für ein ganzes Frequenzband bestimmt werden, so ist die   punktweise Messung umständlich   und zeitraubend, was um so schwerwiegender ist, da die Zeit, während welcher die Fernleitung wegen
Betriebsmessungen dem Nachrichtenverkehr entzogen wird, einen wirtschaftlichen Verlust bedeutet.
Diesem Nachteil kann dadurch abgeholfen werden, dass der Pegel für das zu untersuchende Frequenz- band automatisch gemessen, oder noch besser, wenn das Pegeldiagramm automatisch aufgezeichnet wird. Zu diesem Zwecke ist der Normalgenerator so einzurichten, dass er das ganze Frequenzband aus- sendet, während das Aufzeichengerät, der Empfänger, die Amplitude jeder ankommenden Frequenz mit einer Normalamplitude vergleicht.

   Insbesondere wird der Sender   zweckmässigerweise   so eingerichtet, dass er eine kontinuierlich   veränderliche   Frequenz konstanter Amplitude aussendet und der synchron laufende Empfänger die absolute Grösse der ankommenden Amplitude aufzeichnet. 



   Als Sender kann z. B. ein Schwebungssummer verwendet werden, dessen Frequenzkondensator gleichmässig durchgedreht wird, während der Empfänger ein Röhrenvoltmeter sein kann, dessen Anzeigewerte die Ordinate (den zu messenden Pegel) bestimmt, während die dazu gehörige Frequenz als Abszisse durch die zeitliche Verschiebung des Koordinatennetzes gegeben ist. 



   Eine Vorrichtung zum automatischen Aufzeichnen des Pegeldiagramms ist bereits bekannt (M.   Grützmacher tiber   den Klirrfaktor längerer Fernkabelleitungen"Telegraphen-und Fernspreehtechnik 1929, Bd. 18, Heft 5, S. 143). Hier sitzt der Frequenzkondensator des Schwebungssummers mit einer Registriertrommel, die mit einem lichtempfindlichen Papier belegt ist, auf einer Achse und wird gleichzeitig mit ihr durchgedreht. Die Empfangsamplitude bewirkt mit Hilfe eines Spiegelgalvanometers die Ablenkung eines Lichtstrahls, welcher das Diagramm auf der photographischen Trommel festhält. 



  Ein wesentliches Merkmal fehlt jedoch bei dieser Anordnung : Sender und Empfänger können nicht örtlich getrennt aufgestellt werden. Erst wenn die örtliche Trennung möglich ist und zusätzliche Mittel zum Zwecke des synchronen Betriebes vorgesehen sind, eignet sich die Anordnung zu Betriebsmessungen an langen Fernleitungen. 



   Gemäss der Erfindung wird an den Anfang des Übertragungssystems ein Generator gelegt, der seine Frequenz automatisch mit der Zeit ändert und an das Ende des Übertragungssystems ein Empfänger, der die dort auftretende Spannung automatisch aufzeichnet, wobei Sender und Empfänger synchron arbeiten. Das Verfahren ist naturgemäss nicht auf Pegelmessungen mit dem Normalgenerator als Sender beschränkt, sondern ist ganz allgemein zur Aufzeichnung des Frequenzganges einer Spannung, eines Stromes oder einer Leistung verwendbar. Der Sender ist dann entsprechend dem Verwendungszweck auszugestalten. So kann es z. B. zur Bestimmung des Frequenzganges der Vierpoldämpfung eines Vierpols benutzt werden, wobei dann der innere Widerstand des Senders gleich dem Kennwiderstand des Vierpols zu machen ist. 

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   Eine derartige Anlage z. B. zur automatischen Aufzeichnung von Pegeldiagrammen zeigt beispielsweise die Fig. 1. Hierin sind 1 der Sender, 2 das Übertragungssystem und 3 der Empfänger mit dem
Schreiber 4. Als Generator verwendet man   zweckmässig   einen Röhrensummer. Bei der Verwendung als Pegelschreiber wird dem Generator zweckmässig dadurch ein konstanter, reeller und frequenzunab-   hängiger   Widerstand gegeben, dass zwischen den Summerausgang und die Klemmen des Generators ein Dämpfungsglied grosser Dämpfung aus rein ohmschen Widerständen geschaltet wird. 



   Es ist betriebstechnisch vorteilhafter, an Stelle der photographischen Aufzeichnung einen Tintenschreiber zu verwenden. Zweckmässigerweise wird auf dem Registrierpapier des Schreibers das Koordinatennetz aufgedruckt, so dass man direkt die entsprechenden Angaben, die Frequenz-, Spannungs-, Stromoder Leistungswerte ablesen kann. Die Frequenzskala kann linear oder   logarithmisch   sein, ebenso die Spannungs-, Strom-, Leistungs-oder Pegelskala.

   Um die grosse Leistung, die zum Betrieb des Tintenschreibers nötig ist, welcher am besten mit Gleichstrom arbeitet, ohne Gefährdung der linearen Charakteristik des Empfängers aufzubringen, kann man an sich bekannte Ventilanordnungen verwenden, die mit sehr grosser   Annäherung   linear arbeiten, aber nur eine geringe Leistung abgeben können, und diese dann in einem   Gleichstromverstärker   verstärken. Es ist dabei empfehlenswert, mit Ruhestromkompensation zu arbeiten. 



   Eine derartige Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die Ruhestromkompensation durch eine Brückenanordnung erreicht wird. Hinter dem Verstärker 1 befindet sich eine Ventilanordnung, bestehend aus einer   Ventilröhre   2 und einem Widerstand 3. Zwischen die Ventilanordnung und den Gleichstromverstärker ist ein Netzwerk geschaltet, welches etwa aus den Widerständen   4   und 5 und den Kondensatoren 6 und 7 besteht. Dieses dient dazu, die Wechselkomponente der gleichgerichteten Spannung 
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 anordnung eingeschaltet. 



   Ein Nachteil der Anordnung nach Fig. 2 ist, dass die Röhre des   Gleichstromverstärkers   im Ruhezustand etwa die Gittervorspannung Null hat, so dass ein verhältnismässig grosser Anodenstrom fliesst und die Lebensdauer der Röhre herabsetzt. Verursacht ist dieser Nachteil durch den Umstand, dass bei der Ventilanordnung am Widerstand 3 nur ein negativer Spannungsabfall entstehen kann (gerechnet gegen die Kathoden der beiden Röhren), so dass der Anodenstrom der   Gleiehstromverstärkerröhre durch   die Wechselspannung nur herunter gesteuert werden kann. Der Nachteil kann vermieden werden, wenn Kathode und Anode des Ventils vertauscht werden, wobei aber entweder eine isolierte Heizbatterie für das Ventil erforderlich ist oder aber die Ventilröhre indirekt geheizt werden muss. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt.

   Sie besteht aus dem Verstärker 1, der indirekt geheitzten Ventilröhre   2,   dem Widerstand 3, dem Netzwerk 4, 5, 6 und 7 und der Gitterbatterie 8. Der Gleichstromverstärker besteht wieder aus einer Röhre 9 und den Widerständen 10, 11 und 12. In die Brückenanordnung ist in bekannter Weise das   Gleichstrommessinstrument   13 eingeschaltet. Eine dritte Möglichkeit ist, statt der Ventilrohr einen   Troekengleichrichter   zu verwenden. Eine weitere Anordnung ist in Fig. 4 angegeben. Sie hat den Zweck, der streng linearen Charakteristik näher zu kommen. Die letzte Stufe des Verstärkers sowie Ventilanordnung, Netzwerk und Gleiehstromverstärker sind doppelt ausgeführt.

   Hinter dem Verstärker 1 mit einer Doppelstufe, die aus den Anodenwiderständen 4,5 und den Röhren 2,3 gebildet wird, befindet sich über die Kondensatoren 6 und   y   gekoppelt die Ventilanordnung bestehend aus zwei Gleichrichtern 8 und 9 und zwei Widerständen 10 und 11. Dahinter schliesst sich das doppelte 
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 Entsprechend der Fig. 3 ist auch bei dieser Schaltung eine Vorspannbatterie 12 vorhanden. Hinter dem Netzwerk befindet sich eine Brückenanordnung bestehend aus den Röhren 21 und 22 und den Widerständen 23 und 24. Das Messinstrument 25 ist in bekannter Weise an die Brückenanordnung angeschaltet. 



  Von den beiden Ventilanordnungen erzeugt die eine negative, die andere positive Spannung gegen die Kathode. Beide Gleichstromverstärker arbeiten vom Mittelpunkt ihrer Charakteristik, der eine jedoch nach kleineren, der andere nach grösseren Strömen (Fig. 5). Infolge der Krümmung der Kennlinie ist die Änderung des Anodenstromes, der mit negativer Spannung arbeitenden Röhre kleiner, derjenige mit positiver Spannung grösser als sie bei geradliniger Kennlinie wären. Da jedoch diejenigen Komponenten beider Ströme, die durch das Instrument fliessen, in diesem die gleiche Richtung haben, heben sich die Abweichungen vom linearen Verlauf zum Teil auf, so dass die Charakteristik der ganzen Anordnung geradliniger wird. 



   Zum Durchdrehen des Frequenzkondensators sowie zum Bewegen des Diagrammstreifens kann z. B. ein Uhrwerk oder ein Elektromotor verwendet werden oder beides gleichzeitig, wobei der Motor die erforderliche Leistung liefert und das Uhrwerk nur zum Regulieren des Gleichlauf dient. Das Synchronisieren geschieht am einfachsten nach dem Start-Stop-Prinzip. Beim Startzeichen setzen sich sowohl Sender, wie auch Empfänger in Bewegung und bleiben erst stehen, wenn das Diagramm fertig geschrieben ist. Freilich ist für genügend gleichmässige Bewegung während des Schreibens Sorge zu tragen. Als   Startzeichen   kann z. B. ein Wechselstromimpuls über das System (über die Fernleitung) geschickt werden, bevor mit dem Senden der eigentlichen   Messfrequenz   begonnen wird.

   Damit der Empfänger 

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 auf niederfrequent modulierte Mittelfrequenz oder reine Mittelfrequenz anspricht. Zur Kontrolle des
Gleichlaufs kann nach beendeter Übertragung ein Endzeichen gesendet werden. Es ist vorteilhaft, die Anordnung so einzurichten, dass sie nach dem Stehenbleiben sofort betriebsbereit für das nächste Diagramm ist, und nicht etwa der Frequenzkondensator zurückzudrehen oder das Diagrammpapier neu einzustellen ist. Das geschrieben Diagramm kann vom unbeschriebene Papier automatisch abgetrennt und zur leichteren Identifizierung ebenfalls selbsttätig mit einem Zeitstempel (Datum-und Uhrstempel) versehen werden. Falls der Frequenzgang der zu messenden Grösse in kurzen Frequenzabständen starke
Schwankungen aufweist, empfiehlt es sich, das Diagramm langsamer zu schreiben, damit die Schwankungen deutlicher erfasst werden.

   Es ist deshalb zweckmässig, die Zeit, während welcher das Diagramm geschrieben wird, und ebenso die Grenzen des Frequenzbandes verschieden einstellbar zu machen. 



   Für den praktischen Betrieb ist es von Wichtigkeit, dass der augenblickliche Betriebszustand, z. B. Steuerzeichen, Messzeichen, Senden bzw. Empfangen, Pause usw. leicht erkennbar ist, was z. B. durch Anwendung optischer Zeichen (Signallampen) erreicht werden kann. Ausserdem ist es angebracht,
Vorkehrungen zu treffen, die eine falsche Bedienung der Vorrichtung verhindern, z. B. zu frühe Inbetrieb- nahme, bevor der Sender die richtige Spannung hat oder zu frühe Ausserbetriebnahme, bevor das Diagramm fertig ist. In der Praxis wird man meist hintereinander in beiden Übertragungsvorrichtungen Pegel- diagramme aufnehmen.

   Es ist deshalb von Vorteil, eine automatische Umschaltvorrichtung vorzusehen, die derart arbeitet, dass nach dem von einem Ende der Fernleitung gegebenen Startzeichen zunächst das Diagramm in einer Richtung aufgezeichnet wird, dann selbsttätig an Stelle des Senders ein Empfänger geschaltet wird und umgekehrt, wonach ebenfalls selbsttätig das Startzeichen in der andern Übertragungs- richtung gegeben wird, so dass ohne eine nochmalige Betätigung unmittelbar hintereinander die Pegel- diagramme beider   Übertragungseinrichtungen   geschrieben werden. Es empfiehlt sich auch hier die Ver- wendung optischer Zeichen, die die jeweilige Sende-bzw. Empfangsrichtung anzeigen. 



    PATENT-ANSPRÜCHE :  
1. Verfahren zur automatischen Aufzeichnung des Frequenzganges von Spannungen, Strömen,
Leistungen u. dgl. (Pegeldiagrammen), die in ein Übertragungssystem mit örtlich getrenntem Anfang und Ende übermittelt werden   (Streckenmessung),   dadurch gekennzeichnet, dass an den Anfang des Über- tragungssystems ein Generator gelegt wird, der seine Frequenz automatisch mit der Zeit ändert, dass an das Ende des Übertragungssystems ein Empfänger gelegt wird, der die ankommenden Spannungen,
Ströme usw. automatisch aufzeichnet und dass Sender und Empfänger synchronisiert werden.

Claims (1)

1. 2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Generator am Anfang des Übertragungssystems ein Generator verwendet wird, der in an sich bekannter Weise eine frequenzunabhängig konstante EMK und zweckmässig einen frequenzunabhängig konstanten und reellen inneren Widerstand besitzt.

   3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Generator am Anfang des Über- tragungssystems ein an sieh bekannter, vorzugsweise als Schwebungssummer geschalteter Normal- generator verwendet wird, der einen frequenzunabhängig konstanten und reellen inneren Widerstand von 600 Ohm hat und an einen äusseren reellen Widerstand von 600 Ohm eine Leistung von ein Milliwatt abgibt.

   4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Empfänger zum Aufzeichnen des Frequenzganges der zu messenden Grösse ein Tintenschreiber od. dgl. verwendet wird.

   5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufzeichnungsinstrument mit gleichgerichtetem Strom betätigt wird.

   6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im Empfänger verstärkte Wechselspannung zunächst in einer an sieh bekannten Ventilanordnung mit linearer Charakteristik gleichgerichtet und danach in einem Gleichstromverstärker verstärkt wird.

   7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass an sich bekannte Mittel, wie z. B. selbsttätige Rückführung des Frequenzkondensators des Generators in die Anfangslage, selbsttätiger Papiervorschub u. dgl. vorgesehen sind, so dass die Anordnung sofort wieder für das nächste Diagramm betriebsbereit ist, wenn ein Diagramm fertig geschrieben und die Anordnung zum Stillstand gekommen ist.

   8. Anordnung nach Anspruch 6 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeinstrument an den Gleichstromverstärker mit Ruhestromkompensation angeschlossen ist.

   9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation durch eine Brückenanordnung erfolgt.

   10. Anordnung nach Anspruch 6 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Ventilanordnung als auch Gleichstromverstärker doppelt ausgeführt werden, wobei der unkompensierte Strom in einem Gleichstromverstärker mit wachsender Eingangsspannung wächst, im andern fällt, <Desc/Clms Page number 4> 11. Anordnung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zweige der Brücke durch je eine Gleichstromverstärkerröhre gebildet werden.

   12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Synehronisierungseinrichtung nach dem an sich bekannten Start-Stop-Verfahren arbeitet, d. h. dass sowohl Sender wie auch Empfänger nach dem Startzeichen kontinuierlich weiter- laufen, bis das ganze zu untersuchende Frequenzband geschrieben ist.

   13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Senders und des Empfängers durch je einen Elektromotor erfolgt, während zur Regulierung des Gleichlaufes je ein Uhrwerk verwendet wird.

   14. Anordnung nach Anspruch 12 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass bevor das zu unter- suchende Frequenzband gesendet wird, ein besonderes Steuerzeichen in das System geschickt wird, welches den Empfänger in Tätigkeit setzt.

   15. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass besondere an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, damit der Empfänger durch Sprach-oder Storstrome nicht in Tätigkeit gesetzt wird.

   16. Anordnung nach Anspruch 12 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kontrolle des Gleichlaufes ein Endzeichen gesendet wird.

   17. Anordnung nach Anspruch 12 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass selbsttätig ein Zeitstempel (Datum-und bzw. oder Uhrstempel) auf das Diagramm gedruckt wird.

   18. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung sofort wieder für das nächste Diagramm betriebsbereit ist, wenn ein Diagramm fertig geschrieben und die Anordnung zum Stillstand gekommen ist.

   19. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit, während welcher das Frequenzband geschrieben wird, verschieden lang einstellbar ist.

   20. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzen des Frequenzbandes verschieden eingestellt werden können.

   21. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an sich bekannte Mittel, wie optische Zeichen u. dgl., vorgesehen sind, um den augenblicklichen Betriebszustand der Anordnung, wie z. B. Steuerzeichen-, Messzeiehen-, Senden bzw. Empfangen, Pause usw. anzuzeigen.

   22. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass an sieh bekannte Mittel, wie Verriegelungen u. dgl. vorgesehen sind, so dass die Bedienung der Apparatur zwangsläufig in richtiger Weise erfolgen muss.

   23. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl am Anfang wie auch am Ende des Systems eine vollständige Sende-und Empfangsanordnung vorgesehen ist.

   24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Aufnahme des Diagramms in der einen Übertragungsrichtung die Sender und Empfänger selbsttätig umgeschaltet werden und dass EMI4.1