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Einrichtung zur Fernübertragung von Messwerten mit Hilfe von Impulsen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fernübertragung von Messwerten mit Hilfe von Impulsen, deren Zeitlage eine Funktion des zu übertragenden Messwertes ist. Einrichtungen dieser Art können beispielsweise zur Fernüberwachung von unbemannten Sendeanlagen verwendet werden, wobei sie dazu die- nen, verschiedene Betriebswerte an eine zentrale Überwachungsstelle zu melden, damit dort schon vor Auftreten einer Betriebsstörung Alterungs- und Abnützungserscheinungen an wichtigen Einzelteilen des Sendegerätes erkannt werden können, so dass möglichst ohne Beeinträchtigung des Sendebetriebes Abhilfe geschaffen werden kann. Es ist aber auch möglich, Messwerte anderer, z.
B. mechanischer Art nach vorhergehender Umwandlung in entsprechende elektrische Strom-oder Spannungswerte mittels einer erfindungsgemässen Einrichtung zu übertragen.
Für die Fernübertragung von Messwerten mit Hilfe von Impulsen sind bereits Einrichtungen bekannt, bei welchen ein den zu übertragenden Messwert in Form eines Stromes oder einer Spannung aufnehmendes Messwerk, z. B. Drehspulenmesswerk, vorgesehen ist, das einen in Abhängigkeit vom Messwert sich einstellenden Dreharm aufweist und mit einem rotierenden, die jeweilige Winkellage dieses Dreharmes ermittelnden Abtastorgan zusammenwirkt, dass z. B. auf mechanischer oder lichtelektrischer Basis arbeitet und Abtastimpulse liefert, welche entweder direkt als Messimpulse übertragen werden oder die Auslösung von zur Übertragung geeigneten Messimpulsen bewirken.
Zur Übertragung mehrerer Messwerte sind bisher mehrere solcher Messwerke mit zugehörigen Abtasteinrichtungen durch einen Wählschalter abwechselnd an eine Leitung angeschlossen worden und die übertragenen Messimpulse sind empfängerseitig durch einen synchron arbeitenden Wählschalter getrennten Auswerte- und Anzeigekreisen zugeführt worden. Dieses System erfordert aber einen hohen Aufwand an Messwerken, Abtasteinrichtungen und Synchronisiereinrichtungen.
Zur Verminderung dieses Aufwandes ist auch schon bekannt geworden, auf der Senderseite ein einziges Messwerk zu verwenden und dieses durch einen Wählschalter abwechselnd mit den verschiedenen, zu übertragenden Messwerten zu beaufschlagen.
Die Erfindung geht von dieser zuletzt erwähnten Ausführung von Fernübertragungseinrichtungen aus und ermöglicht es, den erforderlichen Aufwand, insbesondere auf der Empfängerseite, noch weiter wesentlich zu vermindern und eine übersichtlichere Anzeige zu erhalten.
Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäss in Aohängigkeit von der Stellung des das Messwerk mit den verschiedenen zu übertragenden Messwerten beaufschlagenden Wählschalters wirksame Mittel vorgesehen, welche den Messimpulsen eine den verschiedenen Messwerten zugeordnete Kennung, z. B. Form oder Am- plitude, aufdrücken oder die Übertragung zusätzlicher, unterscheidbarer Kennungsimpulse veranlassen, und empfängerseitig ist ein Oszillograph vorgesehen, der die Messimpulse und deren Kennung über einer mit der Umlauffrequenz des Abtastorganes synchronisierten Zeitbasis aufzeichnet.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Mehrzahl von Messwerten an einem einzigen oszillographischen Anzeigegerät zu überwachen und dabei die einzelnen Messanzeige voneinander unterscheiden zu können.
Zweckmässig werden auch noch phasenstarre Bezugsimpulse übertragen, damit empfangsseitig eine
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Fremdsynchronisierurg des Oszillographen möglich ist und so die Absolutbeträge der Messwerte angezeig. werden können. Es ist aber auch möglich, die Sollwerte aller zu übertragenden Messwerte geberseitig, z. B. mit Hilfe von dem Messwerk vorgeschalteten Potentiometern, auf gleiche oder auch auf äquidistante Beträge zu reduzieren, so dass empfangsseitig aus der übereinstimmenden Lage der die verschiedenen Messwerte angebenden Impulsbilder oder aus deren äquidistante Abständen auf der Zeitbasis des Oszillographen die richtige Arbeitsweise der überwachten Anlage erkannt werden kann, ohne dass es hiezu eines Bezugsimpulses bedarf.
Die Impulsübertragung kann über Leitungen in Form von Gleichstrom-oder Wechselstromimpulsen oder auch in beliebiger Weise drahtlos erfolgen.
Die empfangsseitige Auswertung erfolgt oszillographisch-, etwa mit einem Polaroszillographen, dessen Zeitbasis mit der Rotation des Abtastorganes auf der Senderseite z. B. mittels der Bezugsimpulse oder durch Netzsynchronisierung synchronisiert wird. Auf dieser Zeitbasis werden dann die verschiedenen Impulse, also die Messimpulse samt Kennung und gegebenenfalls die Bezugsimpulse, aufgezeichnet, wobei auch eine Skala vorgesehen werden kann, an der die Beträge der Messwerte ablesbar sind.
Die Erfindung soll nunmehr durch Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen genauer erläutert werden. Fig. 1 zeigt schematisch eine vollständige Einrichtung nach der Erfindung mit rein elektrisch arbeitendei Abtastorganen. Fig. 2 stellt über einer Zeitbasis die verschiedenen bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Impulse dar. Die Fig. 3 und 4 zeigen Teile eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei denen ein magnetisch bzw. lichtelektrisch arbeitendes Abtastorgan verwendet wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden die zu übertragenden Messwerte in Form von Spannungen U bis U4 den feststehenden Klemmen eines Wählschalters 1 zugeführt, der vier um 900 versetzte Stellungen aufweist. Die Schleifarme 2 dieses Wählschalters sind über Schleifringe 3 und Schleifbürsten mit den die Drehspule eines Drehspulenmesswerkes 5 speisenden Leitungen 4 verbunden. Der Anker dieses Messwerkes trägt anstatt eines Zeigers einen Dreharm 6, an dessen Ende sich ein Kontakt 7 befindet. Der Dreharm 6 und damit der Kontakt 7 werden daher bei der schrittweisen Weiterschaltung des Wählschalters 1 nacheinander in Winkellagen verstellt, welche den verschiedenen Messwerten U bis U4 entsprechen.
Diese Winkellagen werden von einer Abtastvorrichtung ermittelt, die im vorliegenden Falle durch einen Kontaktarm 8 gebildet wird, der von einem Motor 9 in gleichmässige Rotation versetzt wird. Der rotierende Kontaktarm 8 liegt im Stromkreis eines Tongenerators 10, der über einen Anpassungstransformator 11 eine Fernleitung 12 speist. Dieser Stromkreis wird über die durch die beiden Arme 6 und 8 gebildete Kontaktvorrichtung geschlossen, zu welchem Zwecke der Arm 6 über eine Feder 14 mit dem einen Ende und der Arm 8 über einen Schleifring 13 mit dem andern Ende dieses Stromkreises wrbunden ist. Beim Vorbeilauf des Armes 8 am Dreharm 6 bzw. an dessen Kontakt 7 wird somit der Stromkreis des Generators 10 geschlossen und über die Fernleitung 12 ein tonfrequenter Impuls übertragen.
Um auch den Absolutbetrag des Messwertes anzeigen zu können, ist in der Bewegungsbahn des Kontaktarmes 8 ein weiterer, jedoch fixer Kontakt 15 vorgesehen, über den der rotierende Kontaktarm 8 ebenfalls den Stromkreis des Tongenerators 10 schliesst, so dass jeweils ein phasenstarrer Impuls übertragen wird. Die Zeitabstände zwischen diesen phasenstarren Bezugsimpulsen und den Messimpulsen sind proportional dem Zentriwinkel zu zwischen den Kontakten 15 und 7 und damit proportional dem Messwert.
Auf der Empfängerseite wird über einen Anpassungstransformator 16 durch die ankommenden Impulse beispielsweise ein Polaroszillograph 17 gesteuert. Der Oszillographenstrahl wird durch einen Kreiszeichner synchron mit der Rotation des Kontaktarmes 8 auf einer Kreisbahn geführt, wobei die Bezugsimpulse S zur Synchronisierung herangezogen werden können. Die Messimpulse M werden auf dieser Zeitbasis um den Winkel a gegenüber diesen Bezugsimpulsen versetzt aufgezeichnet.
Um die den verschiedenen Messwerten zugeordneten Messimpulse empfängerseitig voneinander unterscheiden zu können, werden erfindungsgemäss von der Geberseite entweder diese Impulse mit unterscheidbaren Kennungen versehen oder es wird jeder Messimpulsreihe eine unterscheidbare Begleitimpulsreihe zugeordnet. Für den ersten Zweck kann die Anordnung so getroffen werden, dass ein geberseitiger Verstärker durch den Wählschalter in dessen verschiedenen Wählstufen hinsichtlich seines Verstärkungsgrades oder hinsichtlich sonstiger Parameter so beeinflusst wird, dass die den verschiedenen Messwerten zugeordneten Impulse verschiedene Form oder Amplitude annehmen.
Für den Fall der Verwendung einer Begleitimpulsreihe ist in Fig. l ein einfaches Ausführungsbeispiel dargestellt. Auf der Antriebswelle 18 des Wählschalters sitzt eine Scheibe 19, die in vier um 90 gegeneinander versetzten Lagen Kennungskontakte trägt. Die Anzahl dieser Kennungskontakte ist den vier Schaltstellungen entsprechend abgestuft. Die Kontaktträgerscheibe 19 überlappt die Bahn des Kontaktar-
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mes 7 derart, dass sich jeweils die der Schaltstellung des Wählschalters entsprechenden Rennungskontakte innerhalb dieser Bewegrngsbahn befinden und daher vom Kontaktarm 8 abgetastet werden. Die Kontaktscheibe 19 liegt über einen Schleifring 21 im Stromkreis des Tongenerators 10.
Wie Fig. 2 zeigt, werden somit nacheinander der Bezugsimpuls S, hernach in einem dem Winkel a proportionalen Zeitabstand der Messimpuls M und anschliessend die Kennimpulse K übertragen, deren Anzahl den jeweils übertragenen Messwert erkennen lässt. Diese Kennimpulse K werden auch empfängerseitig am Oszillographen 17 angezeigt. Zur Erhöhung der Ablesegenauigkeit kann die Umlauffrequenz des Oszillographenstrahles durch geeignete Bemessung des Kreiszeichners auch auf das Doppelte oder Mehrfache der Umlauffrequenz des Kontaktarmes 8 erhöht werden, so dass der Messimpuls unter sinem entsprechenden Vielfachen des Winkels Ci erscheint.
Bei der einfachen Ausführungsform nach Fig. 1 muss durch entsprechende Massnahmen eine Mitnahme des Dreharmes 6 duren den Abtastarm 8 verhindert wenden. Man kann die Anordnung aber auch so treffen, dass zwischen dem Arm 8 und dem Kontakt 7 nicht eine direkte Kontaktgabe stattfindet, sondern nur eine kapazitive Kopplung erfolgt. Eine solche Kopplung ist insbesondere bei Verwendung eines Hochfrequenzgenerators an Stelle des angedeuteten Tongenerators 10 für den beabsichtigten Zweck ohne weiteres ausreichend.
Die Gefahr einer Mitnahme des Dreharmes des Messwerkes kann aber gemäss den Fig. 3 und 4 auch durch Anwendung anderer Abtastarten leicht vermieden werden. In den Fig. 3 und 4 sind nur die abgeänderten Teile der Einrichtung ohne Kennungsgeber dargestellt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 trägt der Dreharm 6 einen kleinen magnetisieren Streifen 7', z. B. ein kurzes Stück Magnettonband, auf dem eine niederfrequente Tonspur aufgezeichnet ist. Das Abtastorgan besteht in diesem Falle aus einem zo- tierenden Wiedergabekopf 8'der bei Magnettongeräten üblichen Art. Dieser vom Motor 9 angetriebene rotierende Magnetkopf ist über Schleifringe 13'mit einem Verstärker 10'verbunden, der über einen Ausgangstransformator U die Fernleitung speist.
Bei dieser Ausführungsform wird also unmittelbar die mitcels des rotierenden Kopfes 8 am Tonband 7'abgetastete Tonaufzeichnung übertragen. In analoger Weise werden auch bei diesem Ausführungsbeispiel weitere Tonbar. dstücke, äh'nlich dem Bandstück 7', zur Erzeugung von Kennimpulsen und gegebenenfalls auch von Bezugsimpulsen vorgesehen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 trägt der Dreharm 6 des Messwerkes einen Spiegel 7", der unter einem Winkel von etwa 450 gegen die Drehachse geneigt ist. Auf diesen Spiegel wird ein achsparalleles lichtstrahlenbündel geworien, das durch eine rotierende Blendenscheibe 8" mit einem Schlitz gesteuert wird. Der zur Achse hin reflektierte Lichtstrahl wird von einer in Achsnähe angeordneten lichtelektrischen Zelle 13"aufgenommen, deren Ausgangsspannung einen Tongenerator 10 eintastet. Sobald der von der rotierenden Blende 8"durchgelassene Lichtstrahl den Spiegel trifft, gibt die lichtelektrische Zelle 13"einen Impuls an den Tongenerator ab, der seinerseits einen tonfrequenten Impuls über den Transformator 11 an die Fernleitung liefert. Auch in diesem Falle werden z. B. durch zusätzliche Spiegel Kennungs- und gegebenenfalls Bezugsimpulse erzeugt.
Die relativenLagen von Magnettonträgern und Abtastkopf bzw. von Lichtquelle und Photozelle bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 können natürlich untereinander vertauscht werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Feinübertragung von mehreren Messwerten durch Impulse, deren Zeitlage eine Funktion des jeweils zu übertragenden Messwertes ist, bestehend aus einem Messwerk, das einen in Abhängigkeit vom Messwert sich einstellenden Dreharm aufweist, dessen jeweilige Einstellung durch ein rotierendes Abtastorgan abgetastet wird, welches als Messimpulse dienende oder solche auslösende Abtastim-' pulse liefert, und aus einem vorzugsweise automatisch betätigten Wählschalter, der nach einer oder zweckmässig mehreren Umdrehungen des Abtastorganes das Messwerk mit einem andern der zu übertragenden Messwerte beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Stellung des Wá4I- schalters (1) wirksame Mittel (19, 20) vorgesehen sind,
welche den Messimpulsen eine den verschiedenen Messwerten zugeordnete Kennung, z. B. Form oder Amplitude, aufdrücken oder die Übertragung zusätz- licher, unterscheidbarer Kennungsimpulse veranlassen, und dass empfängerseitig ein. Oszillograph (17) vorgesehen ist, der die Messimpulse und deren Kennung über einermitder Umlauffrequenz des Abtastor - ganes synchronisierten Zeitbasis aufzeichnet.