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Verfahren zur absatzweisen Mehrfachübertragung von Messgrössen.
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leitung zur Empfangsstelle fliesst. Der negative Pol der Hilfsstromquelle am Geberort ist über die zweite Fernleitungsader mit dem positiven Pol einer Hilfsstromquelle verbunden, wozu zu bemerken ist, dass auch statt dieser Anordnung eine Dreileiterstromquelle in der Empfangsstelle verwendet werden könnte.
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e und e auf der Empfangsseite, die den für die Zuordnung der einzelnen Instrumente massgebenden, an sich hier nicht weiter interessierenden Verteileranordnungen angehören, von deren Wirkungsweise hier nur vorausgesetzt zu werden braucht, dass in einem bestimmten Zyklus die zugehörigen Kontakte auf beiden Seiten abwechselnd geschlossen sind, u. zw. derart, dass, wenn z.
B. 1 und ss geschlossen ist, auch S1 schliesst, so dass der vom Geberinstrument g1 eingeregelte Strom über S1, die Fernleitung und den Kontakt e11 fliesst. Statt nun das Empfangsinstrument E1 direkt zu durchfliessen, fliesst der Strom über den Kontakt e11 und den Verstellmotor, der etwa als Amperestundenzähler angenommen werden kann. Über denselben Weg el und M1 fliesst ein von dem Spannungsteiler < S'T über den Vorwiderstand V1, der jedoeh wegen der umgekehrten Polarität entgegengesetztes Vorzeichen hat.
Sind beide Ströme gleich gross, so heben sie sieh auf, der Verstellmotor bleibt also stehen. Überwiegt einer der beiden Ströme, so dreht sich der Verstellmotor M1 und verstellt dabei den Spannungsteiler in dem Sinne, dass der vom Spannungsteiler abgeleitete Strom gleich dem Fernmessstrom wird, so lange, bis die Übereinstimmung der beiden Ströme erzielt ist.
Die am Spannungsteiler abgegriffene Spannung wird am Empfangsinstrument E1 abgelesen und ist dem übertragenen Messwert proportional. Sie bleibt ungeändert, wenn die Kontakte e und e12 gleichzeitig öffnen, so dass der bei der letzten Durchschaltung vorhandene Messwert also bis zur neuen Durchschaltung erhalten bleibt. Entsprechend wird auch der zweite Messwert im Empfangsinstrument E2 mittels des Verstellmotors M2 und des Spannungsteilers ST2 wiedergegeben. Natürlich ist es möglich, auch eine grössere Zahl von Messwerten in genau der gleichen Weise zu übertragen.
Ebenso ist es natürlich möglich, statt des vorausgesetzten Fernmessverfahrens irgendeine andere Intensitätsmethode zu verwenden, es ist auch nicht notwendig, dass die Stromintensität an der Geberstelle gebildet und über die Fernleitung übertragen wird, sie kann auch an der Empfangsstelle etwa aus den für die Übertragung verwendeten Impulsen gebildet werden.
Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren zeigt Fig. 2, bei welchem die Fernübertragung der Messwerte nach dem Impulszeitsystem vorausgesetzt wird. Die Geberseite ist dabei nicht dargestellt, dagegen ist die Empfangsseite einschliesslich der für die Verteilung der Messwerte auf die einzelnen Instrumente vorgesehenen Verteilereinrichtung dargestellt. Von der Gebereinrichtung wird dabei vorausgesetzt, dass sie in einem bestimmten Zyklus einen Startimpuls für die Verteilereinrichtung und dann in vorgeschriebenen Zeitabständen die einzelnen Messimpulse sendet. Diese Impulse kommen auf das Empfangsrelais E, das sie mittels seines Kontaktes e auf den Verteilerapparat, die'Schaltwalze S' weitergibt, die durch einen Synchronmotor SMs angetrieben wird und die Segmente S1, S2...
Se aufweist. Der Synehronmotor wird als dauernd laufend angenommen und über die magnetische Kupplung Ks mit den Segmenten gekuppelt. Die Segmente sind in der Ruhelage vor Beginn eines Übertragungszyklus gezeichnet. Der erste eintreffende Impuls, der keinen Messwert, sondern den Startimpuls für die Übertragung bedeutet, wird über das Segment S1 auf den Kuppelmagneten gegeben. Die dadurch eingeleitete Drehung der Segmente wird durch Segment S3 aufreehterhalten, das für einen ganzen Umlauf Spannung an den Kuppelmagneten gibt. Die weiteren Impulse werden dann über das Segment S2 auf den für alle Messgrössen gemeinsamen Empfangsapparat EA gegeben, der die Impulse von der Messgrösse proportionaler Zeitdauer in einen Zeigerausschlag und gleichzeitig in eine proportionale Gleichspannung umwandelt.
Der Empfangsapparat EA besteht aus dem dauernd laufenden Synchronmotor SMe, dem Kuppelmagneten K2 und dem Spannungsteiler STe, an dem die der Messgrösse proportionale Gleichspannung abgegriffen wird. Die Wirkungsweise des Empfangsapparates ist die folgende : Der Zeiger mit dem Abgriff am Spannungsteiler hat eine durch den Anschlag a eingestellte Ruhelage, aus der er bei der während der Impulsdauer erfolgenden Kupplung durch den Kuppelmagneten K2 vorgetrieben wird. Auch nach Beendigung des Impulses bleibt die eingenommene Stellung erhalten, da sie durch eine Sperre Sp festgehalten wird. Erst nach Lösung der Sperre Sp durch einen von dem Schaltwalzensegment S4 her einge-
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ist für den nächsten Impuls empfangsbereit.
Die einzelnen Messwerte werden nun gemäss der Erfindung in den automatisch wirkenden Kompensationsvorrichtungen K1 und K2 je durch eine Gleichspannung nachgebildet. Der Abgriff des Spannungsteilers STe am Empfangsapparat EA wird durch die Schaltwalze mit ihrem Segment S5 abwechselnd mit den Spannungsteilern ST1 bzw. ST2 der einzelnen Kompensationsvorrichtungen verbunden, u. zw. jeweils während einer Zeit, die nach der Impulsübertragung und vor der Rückstellung des Zeigers durch Lösen der Sperre Sp liegt.
Diese Zeitdauer wird zweckmässigerweise so gross gewählt, dass der Verstellmotor die Abgleichung der Spannungen genügend genau durchgeführt hat und nicht vor Beendigung seiner Verstellung schon wieder abgeschaltet hat.
Der Verstellmotor M1 liegt nach der Übertragung des ersten Messwertes über das entsprechende Segment S5 zwischen dem Abgriff des Spannungsteilers STe am Empfangsapparat, an dem die dem Mess-
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wert proportionale Spannung eingestellt wurde, und dem Abgriff des Spannungsteilers < STi am Kompensationsapparat. Der über den Verstellmotor fliessende Strom ist nach Grösse und Richtung abhängig von der Differenz zwischen den beiden abgegriffenen Spannungen, der Verstellmotor liegt also im Brückenzweig der Widerstandsanordnung. Der Drehsinn des Verstellmotors muss nun so gewählt sein, dass er den Spannungsteiler 8TI im richtigen Sinne verschiebt, so dass also die beiden abgegriffenen Spannungen gleich werden.
Die am Spannungsteiler 8TI abgegriffene Spannung wird am Empfangsinstrument EI abgelesen und bleibt auch nach Abschaltung des Verstellmotors MI durch das Verteilersegment 85 unver- ändert erhalten, bis bei der nächsten Zuschaltung die Einstellung auf den neuen Wert erfolgt.
In gleicher Weise geht auch die Einstellung des zweiten Messwertes in der automatischen Kompen- sationsvorrichtung K2 vor sich. Der Verstellmotor M2 wird durch Segment 85 ebenfalls in den Brückenzweig der Spannungsteilerwiderstände STe und ST2 geschaltet und stellt den Spannungsteiler 8T2 auf gleichen Spannungsabgriff ein, der am Empfangsinstrument E2 abgelesen wird.
Die Schaltung ist natürlich nicht auf die gezeichneten zwei Werte beschränkt, sondern kann bei entsprechender Ausgestaltung der Verteilereinrichtung für beliebig viele Messwerte verwendet werden.
Dabei kann es zweckmässig sein, zur Abkürzung der Übertragungszeiten eine Ergänzung durch Verwendung eines zweiten Empfangsapparates vorzusehen, der mit dem ersten abwechselnd betrieben wird. Ebenso ist es möglich, die Verteileranordnung so auszulegen, dass einzelne besonders interessierende Messwerte innerhalb des Zyklus häufiger übertragen werden als andere weniger wichtige.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist die Anzeige proportional der angelegten Hilfsspannung. Diese Abhängigkeit kann in an sich bekannter Weise durch eine generelle Vorrichtung zur Konstanthaltung der Spannung oder durch die Verwendung von Quotientenmessern (Kreuzspulinstrumenten) für die Anzeige unwirksam gemacht werden.
Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist natürlich nicht an die in den Beispielen verwendeten Fernmessverfahren gebunden, sondern kann bei allen möglichen Fernmessverfahren angewendet werden. Ebenso ist die Ausführung der selbsttätigen Kompensationsvorrichtung zur Einstellung des elektrischen Nachbildes der Messgrösse nicht an das gezeichnete Beispiel gebunden, es können vielmehr alle Arten von automatischen Kompensationsvorrichtungen verwendet werden, die eine elek- trische Messgrösse einem vorgegebenen Mass entsprechend einregeln.
In allen Fällen hat jedoch während der Übertragungspause für den betreffenden Messwert eine Abschaltung zu erfolgen, derart, dass das bei der letzten Übertragung eingestellte elektrische Nachbild der Messgrösse bis zur nächsten Zusammenschaltung erhalten bleibt. Die Kompensationsvorrichtung wird dabei besonders vorteilhaft ausgebildet, damit der einer jeden Messgrösse zugeordnete Apparateaufwand möglichst klein wird und möglichst alles in der gemeinsamen, der Empfangsapparatur für die Messgrössen angehörigen Apparatur enthalten ist, wozu Fig. 2 ein geeignetes Beispiel gibt, da dort ausser dem motorisch verstellbaren Einstellwiderstand für die einzelnen Messgrössen kein Apparateaufwand erforderlich ist.
Wie erwähnt, können die nach dem erfindungsgemässen Verfahren übertragenen Messgrössen auch ohne Rücksicht darauf, dass sie absatzweise nacheinander übertragen werden, zu Summen zusammengefasst werden, wobei es gleichgültig ist, nach welchem Fernmessverfahren sie übertragen werden, wenn nur das elektrische Nachbild'dasselbe ist.
So können Messwerte, die im Anschluss an ein Intensitätsverfahren nach dem Beispiel der Fig. 1 übertragen werden, mit andern, die nach dem Beispiel der Fig. 2 nach dem Impulszeitverfahren übertragen werden, zu Summen vereinigt werden, wobei von jedem Potentiometerabgriff durch Vorwiderstände proportionale Ströme abgezweigt werden, die zusammen das Summeninstrument durchfliessen.
Da das Messverfahren nach Fig. 1 von der Hilfsspannung unabhängig ist, das nach Fig. 2 dagegen nicht, so muss die Hilfsspannung in diesem Falle allerdings konstant gehalten werden, da sonst die nach dem Verfahren gemäss Fig. 2 übertragenen Messwerte Fehler aufweisen würden.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 bis 6 betreffen die Anwendung der Erfindung auf Summierungsschaltungen, u.'zw. haben die dort angegebenen Schaltungen Vorteile, die bei den bekannten Summierungseinrichtungen nicht vorhanden sind. Diese Vorteile bestehen im wesentlichen darin, dass
1. jeder Messwert beliebig oft einzeln und in beliebig vielen Summen angezeigt werden kann, ohne dass eine Beeinflussung oder Verfälschung der einzelnen Anzeigen oder Summen auftritt,
2. jedes Einzel-oder Summenempfangsmessgerät beliebig abschaltbar ist, ohne dass dadurch die Messgenauigkeit für die andern Instrumente vermindert wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist angenommen, dass die Messgrösse durch ein Intensitätsfernmessverfahren fernübertragen wird, wobei dieses einen der Messgrösse proportionalen Strom zur Fern- übertragung benutzt. Im Geber g wird ein der Messgrösse proportionaler Strom eingeregelt, der den Widerstand R durchfliesst. Der Verstellmotor M für die automatische Kompensationseinrichtung, der den Abgriff am Potentiometer P einregelt, wird nun von einem Strom durchflossen, der der Differenz zwischen dem Spannungsabfall in R und dem Spannungsabgriff P entspricht. Er wird infolgedessen so lange laufen, bis beide Spannungen gleich geworden sind. Am Spannungsabgriff P liegen nun die Empfangsinstrumente EI, E2 usw., die beliebigen Stromverbrauch haben können und infolgedessen auch beliebig zu-und abgeschaltet werden können.
Der veränderte innere Spannungsabfall im Potentiometer P wird
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durch eine Verstellung ausgeglichen, die den Motor wieder stromlos werden lässt und damit die für die Empfangsinstrumente zur Verfügung stehende Spannung gleich dem vorgegebenen Spannungsabfall im Widerstand R macht.
Dieser Vorgang wird in der übersichtlichen Darstellung der Fig. 4 besonders deutlich. Der im Geberinstrument g eingeregelte Strom il durchfliesst den Widerstand R zwischen dem Verzweigungspunkt a und der negativen Schiene. Am Potentiometer P wird die Spannung axe abgegriffen. Der innere Widerstand des Potentiometers ist der Einfachheit halber durch den vor dem Abgriff liegenden Vorwiderstand rv ersetzt. An dem Verzweigungspunkt b ist einerseits der variable Verbraucher mit dem Widerstand ra angeschlossen, anderseits der Verstellmotor M für das Potentiometer P, das also zwischen den Punkten a und b liegt.
Da der Verstellmotor M immer so einregelt, dass sein eigener Strom im zu Null wird, kann zwischen den Verzweigungspunkten a und b auch kein Spannungsabfall auftreten, d. h. es muss der dem Messwert proportionale Spannungsabfall im Widerstand R und der für die Empfangsinstrumente verwendete Spannungsabgriff im Punkt b zwischen b und der Minusschiene im stationären Zustand gleich sein und unabhängig vom Verbrauch der Empfangsinstrumente ia. Nur bei einer Änderung von ra wird während des Regelvorganges die Spannung an b verschieden von der Sollspannung. Der Spannungsabgriff E am Potentiometer P ist im stationären Zustand um den Spannungsabfall rv. ia verschieden von der eigentlichen Messspannung des Punktes b.
Daraus folgt nun, dass der Verbrauch der Empfangsinstrumente, wenigstens innerhalb ganz weiter Grenzen für die Richtigkeit der Anzeige im Einzelfalle oder bei Summenbildung belanglos ist, ferner dass der Potentiometerwiderstand P im Gegensatz zu bekannten Ausführungen nicht so dimensioniert zu werden braucht, dass der Verbrauch im Abgriffzweig grössenordnungsmässig klein ist gegen den Verbrauch im Potentiometerwiderstand. Es folgt schliesslich daraus, dass auch die Rückwirkungen der Summierungssehaltungen, die unter Umständen dazu führen können, dass der Strom im Abgriff ia negativ wird, ebenfalls ohne Einfluss sind, so dass man also ganz beliebig schalten kann, wie es die Beispiele in den Fig. 5 und 6 zeigen.
Im Schaltungsbeispiel der Fig. 5 werden drei Summanden 1, 2 und 3, die, wie oben erläutert, im Spannungsabgriff der drei Potentiometer einreguliert werden, jeder für sich angezeigt, dann zu drei Summen zu je zweien und schliesslich zu einer Summe zu dreien vereinigt, also in allen Verbindungen, die überhaupt möglich sind.
Zur Bildung dieser Werte werden von den Spannungsabgriffen Pl, P"P, jeweils vier Ströme über Vorwiderstände abgezweigt und durch das entsprechende Empfangsinstrument
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passende Wahl der Vorwiderstände auch dann erreichen lässt, wenn der Verbrauch des Summeninstruments gross ist, wenn also sein Widerstand nicht vernachlässigbar klein ist.'
Es lässt sieh rechnerisch leicht nachweisen, dass jede Summierung als auch die Einzelanzeige theoretisch streng richtig ist, wenn eben die abgegriffene Spannung unabhängig vom Verbrauch nur proportional der Messgrösse eingeregelt wird.
Die in Fig. 5 angedeuteten Schalter ermöglichen, jede Anzeige nach Wahl ein-oder ausschalten zu können, was besonders dann in Betracht kommt, wenn ein Instrument auf die verschiedenen Werte umgeschaltet werden soll.
Sind einzelne Summanden negativ einzusetzen, so können die Potentiometer hiefür mit entgegengesetzter Polarität an Spannung gelegt werden, wobei allerdings die Verwendung eines Dreileitersystems notwendig ist, falls man nicht auf die Spannungsunabhängigkeit des Verfahrens verzichten will.
Es liegen dann die Potentiometer für die positiven Summanden zwischen der positiven und der Nullschiene, die Potentiometer für die negativen Summanden zwischen der Null-und der negativen Schiene.
Es können allerdings auch Fälle vorkommen, in denen derselbe Messwert in den einen Summenwert mit positivem, in einen andern Messwert mit negativem Vorzeichen einzusetzen ist oder in denen er abwechselnd positiv oder negativ einzusetzen ist.
In solchen Fällen ist die Schaltung gemäss Fig. 6 am Platze, bei der eine Reihe von positiven Summanden in den Potentiometern PPl, Pp2... eine Reihe von negativen Summanden in den Potentiometern Pmr, Pm2... eingestellt sind, die alle an derselben Spannung liegen. Von den Potentiometern
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b und der negativen Schiene der Einfachheit wegen ebenfalls ein gleicher Widerstand R und zwischen a und b das Instrument mit dem Widerstand aR.
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Die Abhängigkeit des Stromes i A im Empfangsinstrument von den vorgegebenen, den Messgrössen proportional eingeregelten Spannungen, kann rechnerisch ermittelt werden, es interessiert hier nur das Resultat, nach dem sich ergibt
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sehen ist, die Beziehung zu
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Es ist also mit der angegebenen Schaltung möglich, die Differenz streng richtig zu messen, wobei es auch hier wieder nicht auf den Verbrauch der Instrumente ankommt, denn die zuletzt getroffene Annahme ist nur eine rechnerische Vereinfachung, die aber nicht notwendig ist zur Erzielung einer richtigen Summenbildung, die auch bei beliebiger Grösse der Widerstände streng richtig ist.
Soll aus einer derartigen Summe ein Summand ganz abgeschaltet werden, soll also z. B. in der Schaltung nach Fig. 6 ein Summand abwechselnd positiv und negativ geschaltet werden, so ist es erforderlich, den zugeordneten Widerstand, also z. B. ppiss vom Abgriff Ppl ab und auf die negative Schiene zu schalten, da sieh bei einfacher Abschaltung die Massstabsfaktoren zu ändern würden, da. in dem algebraischen Ausdruck hiefür für pp, statt des endlichen Wertes der Wert oo einzusetzen wäre. Diese Massnahme bedingt keinerlei Schwierigkeit, da es ebenso einfach ist, einen Umschalter zu verwenden wie einen Ausschalter, es muss nur darauf geachtet werden und darf nicht unterlassen werden, wenn der Spannungsabfall im Summenkreis nicht vernachlässigbar klein ist.
Zur Dimensionierung der Vorwiderstände in der Summationssehaltung ist noch zu sagen, dass man sie zweckmässigerweise nicht unnötig klein im Verhältnis zum Widerstand des Summenkreises wählt, da man sonst an den Spannungsabgriffen verhältnismässig grosse Ausgleichströme zwischen den einzelnen Spannungsabgriffen bekommt, die dem Summeninstrument nicht zugute kommen und eine unnötige Belastung der Potentiometer bedeuten.
Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemässe Verfahren nicht an die spezielle Ausführung der gewählten Beispiele gebunden, sondern kann in sehr vielen Modifikationen angewendet werden, sowohl in bezug auf die Schaltung für die Summierung als auch insbesondere in bezug auf die Art des verwendeten automatischen Kompensationsverfahrens. Es sind alle Schaltungen verwendbar, bei denen eine vom Verbrauch unabhängige, nur der Messgrösse entsprechende Spannung eingeregelt wird, also insbesondere auch Schaltungen, bei denen das für die automatischen Kompensationsverfahren vorgesehene Vergleichsorgan als Spannungsmesser an die einzuregelnde Spannung gelegt wird.
Es ist dabei nicht erforderlich, dass alle Messgrössen nach demselben Messverfahren in proportionale Spannungen umgewandelt werden, sondern es können verschiedene Verfahren angewendet werden, falls dies z. B. deswegen wünschenswert erscheint, weil ein Teil der Messgrössen fernübertragen, der andere Teil aber an Ort und Stelle ermittelt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur absatzweisen Mehrfachübertragung von Messgrössen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Empfangsstelle während der Dauer der Übertragung oder im Anschluss an die Übertragung eines Messwertes durch eine automatisch wirkende Kompensationsvorrichtung ein elektrisches Nachbild der Messgrösse eingestellt wird, das während der Übertragungspause unverändert bestehen bleibt und an das die Empfangsinstrumente angeschlossen sind.