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Impulssender zur Fernübertragung
Zur Fernübertragung von Messwerten werden bekanntlich Impulssender verwendet, die Impulse mit einer dem jeweiligen Messwert proportionalen Impulsfrequenz erzeugen, die vom Impulsempfänger in einen der Impulsfrequenz proportionalen Anzeigewert umgesetzt werden. Zur Impulserzeugung werden üblicherweise frei schwingende Multivibratoren verwendet, denen der in eine Steuerspannung umgesetzte Messwert zugeführt wird. Frei schwingende Multivibratoren haben aber den Nachteil, dass sie auch bei Verschwinden der Steuerspannung Impulse erzeugen, wodurch sich ergibt, dass dem Messwert Null nicht, wie es sein sollte, auch eine Impulsfrequenz vom Werte Null, d. h. der Ruhezustand des Multivibrators entspricht ; es tritt vielmehr auch bei der Steuerspannung Null eine Schwingung auf, deren Impulsfrequenz durch die Daten der Schaltelemente bestimmt ist.
Sie ist grösser als die kleinste mit irgendeiner Steuerspannung erreichbare Impulsfrequenz, so Jass sich bei verschwindender Steuerspannung eine von Null verschiedene Messwertanzeige ergibt, der also überhaupt kein gemessener Wert entspricht.
Es ist bekannt, in frei schwingenden Multivibratoren zwecks Vermeidung der Impulserzeugung bei verschwindender Steuerspannung in die Gitterstromkreise der Multivibratorröhren Gleichrichterdioden einzuschalten ; diese bedeuten aber eine Komplizierung der Schaltung und im Betrieb eine Quelle zusätzlicher Störungen.
Es ist weiters bekannt, die Frequenz von frei schwingenden Transistor-Multivibratoren mit Hilfe von Induktivitäten zu steuern, die in die Kollektorkreise der Transistoren eingeschaltet sind und mittels Gleichstrom veränderbar sind. Diese Schaltung hat den Nachteil, dass die Frequenz nur innerhalb enger Grenzen steuerbar ist ; niedere Frequenzen, wie sie für die Zwecke der Fernmessung verwendet werden, erfordern hohe Induktivitäten, so dass sich ein unwirtschaftlicher Aufwand ergeben würde.
Schliesslich ist es bekannt, zur Fernmessung nach dem Impulsfrequenzverfahren einen astabilen Multivibrator mit variabler Impulsfrequenz zu verwenden, der von der Photozelle eines Photozellen-Kom- pensators gesteuert wird. Der Kompensator ist mit einer Stromwaage versehen, der einerseits die Messgrösse und anderseits eine der gesendeten Grösse äquivalente Grösse zugeführt wird. Durch die Stromwaage wird eine Abblendeinrichtung für die Photozelle in Abhängigkeit von der Differenz der der Stromwaage zugeführten Grössen betätigt, derart, dass durch Selbstkompensation eine der Messgrösse proportionale Ausgangsgrösse erzielt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Impulssender zur Fernübertragung, insbesondere für nach dem Im-
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den Steuerstrom bestimmt wird und dem zur Regelung der Impulsfrequenz ein selbstkompensierender Messverstärker vorgeschaltet ist. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich mit der Steuerspannung auch die Impulsfrequenz auf den Wert Null reduzieren lässt, ohne dass hiezu zusätzliche Schaltelemente erforderlich wären. wodurch sich auch die erwähnten Nachteile vermeiden lassen. Der erfindungsgemässe Irnpulssender ist dadurch gekennzeichnet, dass der Multivibrator mit zwei elektronischen Schaltern, vorzugsweise Transistoren, versehen ist, deren Ein- bzw.
Ausgangselektroden mit den Steuerelektroden des andern elektronischen Schalters in an sich bekannter Weise über einen Kondensator einerseits und einen Kondensator mit Parallelwiderstand anderseits verbunden sind und dass die Steuerelektroden über einen Widerstand, in den der Steuerstrom eingespeist ist, an eine Sperrspannung geschaltet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es handelt sich hierbei um einen Irnpulssender zur Fernmessung, der im wesentlichen aus einem selbstkompensierenden Messver-
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stärker I, einem monostabilen Multivibrator TI und einem bistabilen Multivibrator IM besteht.
Derfernzuübertragende Messwert wird in eine Spannung umgesetzt, die an die Eingangsklemmen 1 des Messverstärkers I gelegt und einer Messwicklung 2 zugeführt wird. Eine Kompensationswicklung 3'wird von einem der ausgesendeten Impulsfrequenz proportionalen Strom durchflossen. Mit Hilfe einer nicht näher dargestellten elektromechanischen Regeleinrichtung wird unter der Wirkung der Magnetfelder der gegensinnig geschalteten Wicklungen 2 und 3 ein Spannungsgenerator so eingeregelt, dass er mit seinem Ausgangstransformator 4 eine Steuerspannung von solcher Grösse liefert, dass die Impulsfrequenz der an die Eingangsklemmen 1 gelegten Spannung proportional ist.
Die Steuerspannung wird am Gleichrichter 5 gleichgerichtet und liegt als Gleichspannung am Widerstand 6, der in den gemeinsamen Basisstromkreis zweier Transistoren 7 und 8 des Multivibrators II eingeschaltet ist.
Die Basis jedes der beiden Transistoren 7 und 8 ist über je einen Kondensator 9 bzw. 10 an den Kollektor des andern Transistors geschaltet. Dem Kondensator 9 ist ein Widerstand 11 parallelgeschaltet.
Zum Betrieb der Multivibratoren II und III dient die Spannungsquelle 12, der zwei Widerstände 13 und 14 parallelgeschaltet sind, die zusammen einen Spannungsteiler bilden, dessen Mittelabgriff an die Emitter der Transistoren der beiden Multivibratoren geschaltet ist. Der am Widerstand 14 auftretende Spannungsabfall wirkt als sperrende Vorspannung auf die Basen der Transistoren und hat den Zweck, ein freies Schwingen der Multivibratoren bei höheren Temperaturen bei fehlender Steuerspannung zu verhindern.
Die Wirkungsweise des Multivibrators II ist folgende : In seinem Ruhezustand, der dann eintritt, wenn am Widerstand 6 keine Steuerspannung liegt, ist der Transistor 7 stromführend, da seine Basis über die Widerstände 11 und 15 mit dem kollektorseitigen Pol der Spannungsquelle 12 leitend verbunden ist, während der Transistor 8 gesperrt bleibt. Dieses Verhalten ist charakteristisch für einen monostabilen Multivibrator, der im Ruhezustand nur einseitig Strom führt und daher keine Impulse abgibt.
Bei Vorhandensein einer Steuerspannung gibt der Multivibrator II Impulse ab, u. zw. dadurch, dass sich die Kondensatoren 9 und 10 abwechselnd aufladen und entladen, wobei der Stromdurchgang der angeschlossenen Transistoren 7 bzw. 8 abwechselnd geöffnet und gesperrt wird. Liegt am Widerstand 6 eine Steuerspannung, die grösser ist als der entgegenwirkende Spannungsabfall am Widerstand 14, so wird der Transistor 8 leitend und es steigt der Spannungsabfall am Widerstand 15. Der Spannungsabfall zwischen Emitter und Kollektor des Transistors 8 sinkt. Dadurch verringert sich der Basisstrom des Transistors 7, so dass auch sein Kollektorstrom abnimmt. Dadurch wird der Spannungsabfall am Widerstand 16 kleiner, wodurch der Kondensator 10 eine höhere Spannung erhält und sich über den Emitter des Transistors 8 auflädt.
Dieser Ladestrom macht den Transistor 8. vollständig leitend. Durch die Rückkopplung erfolgt die Umschaltung vom Sperrzustand des Transistors 8 zum leitenden Zustand praktisch sprunghaft. Ist der Kondensator 10 aufgeladen, d. h. sein Ladestrom so stark zurückgegangen, dass die Kollektorspannung des Transistors 8 zu steigen beginnt, so fliesst über den Kondensator 9 und den Widerstand 11 der Basisstrom des Transistors 7, der dadurch-leitend wird. Nun liegt der geladene Kondensator 10 über den leitenden Transistor 7 sperrend zwischen Emitter und Basis des Transistors 8. In diesem Zustand ist die Ladespannung am Kondensator 10 in Serie mit der Sperrspannung am Widerstand 14 und der Steuerspannung am Widerstand 6. Die letztere ist so gepolt, dass bei steigender Steuerspannung der Entladevorgang des Kondensators 10 beschleunigt wird.
Hiedurch hängt auch die Frequenz des Umschaltevorganges von der Grösse der Steuerspannung ab, derart, dass sich mit steigender Steuerspannung die Impulsfrequenz erhöht. Die Impulse werden als Spannungen an den in den Kollektorkreisen der Transistoren 7 und 8 liegenden Widerständen 15 und 16 wirksam.
Die am Widerstand 15 liegende Spannung wird dem Multivibrator m zugeführt, der die übliche Schaltung bistabiler Multivibratoren aufweist und in an sich bekannter Weise zur Symmetrierung der vom Multivibrator II abgegebenen Impulse dient. Diese Impulse bewirken, dass die Transistoren 17 bzw. 18 abwechselnd eingeschaltet werden. Die Kollektorströme dieser Transistorendurchfliessellein Senderelais 19 und ein Kompensationsrelais 20. Das Senderelais 19 überträgt mit seinem Kontakt 21 die Impulse an die zum Impulsempfänger führende Leitung 22. Das Kompensationsrelais 20 besitzt einen Kontakt 23, dessen Wurzel zwischen zwei Kondensatoren 24 und 25 geschaltet ist und der in jeder Lage einen der beiden Kondensatoren überbrückt.
Die Kondensatoren 24 und 25 sind in Serie in den Speisestromkreis der Kompensationswicklungen 3 geschaltet, die von der Batterie 26 gespeist wird. Die Kondensatoren 24 und 25 werden bei jeder Umschaltung des Kontaktes 23 abwechselnd aufgeladen bzw. entladen,. wobei der Entladestrom über die Kompensationswicklung 3 fliesst, so dass der Entladestrom proportional der Impulsfrequenz ist und sich dadurch zur Regelung der Steuerspannung in der angegebenen Weise eignet.
Die Erfindung ist nicht auf solche Impulssender eingeschränkt, die aus Transistoren aufgebaut sind, denn der zur Impulserzeugung dienende monostabile Multivibrator kann ebenso wie auch der zur Impuls-
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symmetrierung dienende bistabile Multivibrator mit Elektronenröhren od. dgl. elektrischen Schaltmitteln ausgestattet sein. Der Verwendung von Transistoren ist jedoch bei Fernmessgeräten der Vorzug zu geben, da hiedurch, abgesehen von der Raumersparnis, eine Reihe von Vorteilen gewonnen wird, die bei.
Geräten, die an unzugänglichen Stellen aufgestellt werden, besonders ins Gewicht fallen :
Bei Geräten dieser Art ist vor allem höchste Betriebssicherheit erforderlich, die bei Verwendung von Gasentladungsröhrennicht in hinreichendem Masse gegebë i ist, da die Gasentladungsröhren sehr störanfällig sind, weshalb sie beispielsweise zum Einsatz an entlegenen Stellen, die im Winter nicht erreichbar sind, nicht inFrage kommen. Die Unzuverlässigkeit der Gasentladungsröhren wirkt sich insbesondere nach längerer Betriebsdauer aus. Mit Gasentladungsröhren ausgestattete Geräte benötigen ausserdem eine Hilfsspannungsquelle von etwa 220 V Spannung, die bei Ausfall der Netzspannung den Betrieb aufrecht erhält.
Hiezu ist entweder ein Notstromaggregat oder eine Batterie mit einem Umformer erforderlich. Bei Verwendung von Transistoren ist eine Hilfsspannung solcher Grösse nicht erforderlich, wodurch sich auch die Hilfsspannungsquellen der angegebenen Art erübrigen, weil mit kleineren Spannungsquellen das Auslangen gefunden wird.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Impulssender zur Fernübertragung, insbesondere fur nach dem Impulsfrequenzprinzip arbeitende Fernmess-, Fernmelde- oder Fernsteuergeräte, wobei zur Impulserzeugung ein Multivibrator dient, dessen impulsfrequenz durch einen dem fernzuübertragenden Wert entsprechenden Steuerstrom bestimmt wird
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storen (7, 8) versehen ist, deren Ein-bzw. Ausgangselektroden mit den Steuerelektroden des andern elektronischen Schalters in an sich bekannter Weise über einen Kondensator (10) einerseits und einen Kondensator (9) mit Parallelwiderstand (11) anderseits verbunden sind und dass die Steuerelektroden über einen Widerstand (6), in den der Steuerstrom eingespeist ist, an eine Sperrspannung (an Widerstand 14) geschaltet sind.