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Einrichtung zur elektrischen Fernübertragung von Zeigerstellungen durch Frequenzänderung eines Wechselstromes.
Es sind bereits Einrichtungen zur elektrischen Fernübertragung von Zeigerstellungen bekannt, bei denen zum Zweck der Erzielung völliger Unabhängigkeit von dem Widerstand der Leitung oder der Höhe der Hilfsspannung im voraus bestimmten Zeigerstellungen bestimmte Wechselstromfrequenzen zugeordnet sind, durch die an der Empfangsstelle ein als Empfänger dienender Frequenzmesser betätigt wird.
Die bekannten Einrichtungen dieser Art beruhen im allgemeinen darauf, dass an der Geberstelle Wechselstrom oder zerhackter Gleichstrom verschiedener Frequenz erzeugt und
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Zunge herbei. Mittels einer derartigen Einrichtung ist nun nur möglich, im voraus bestimmte Zeigerstellungen an der Empfangsstelle anzuzeigen. Beliebige Zwischenstellungen des Zeigers können nicht übertiagen werden. Derartige Einrichtungen sind deshalb auch nur vorgeschlagen worden zur Fernübertragung bestimmter Signale, z. B. zum telephonischen Anruf einer von mehreren Fernsprechstellen, zur Übertragung von Befehlen auf Schiffen usw. Sie eignen sich aber nicht zur kontinuierlichen Übertragung beliebiger Zeigerstellungen, wie z. B. der Zeigerstellungen von Manometern, elektrischen Messapparaten u. dgl.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur elektrischen Fernübertragung von Zeigerstellungen durch Wechselstrom zu schaffen, bei der jede beliebige Zeigerstellung an der Geberstelle an der Empfangsstelle genau angezeigt wird. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Frequenzänderung des Wechselstromes in ständige Abhängigkeit von der Bewegung des Geberzeigers gebracht wird und der Wechselstrom die Fernleitung zur Beeinflussung des Frequenzmessers an der Empfangsstelle dauernd durchfliesst. Bei einer derartigen Anordnung wird an der Empfangsstelle zweckmässig ein Frequenzmesser ohne äussere Richtkraft, also ohne Nullstellung, verwendet, auf dessen System nur elektrische Kräfte einwirken.
Eine für die Praxis zuverlässige und zweckmässige Methode zur Beeinflussung der Wechselstromfrequenz in Abhängigkeit vom Geberzeiger besteht darin, den Zeiger als Regulierbürste für den Widerstand der Feldwicklung einer zum Antrieb eines Wechselstromerzeugers dienenden Gleichstrommaschine auszubilden. Entsprechend der Regulierung der Feldwicklung ändert sich dann die Tourenzahl der Gleichstrommaschine und demzufolge die Frequenz des in die Fernleitung gesandten Wechselstromes. Bei angepasster Eichung des Frequenzmessers an der Empfangsstelle lässt sich dann jede beliebige Stellung des Geberzeigers an der Empfangsstelle genau anzeigen.
Diese Einrichtung weist für viele Verwendungszwecke jedoch den erheblichen Übelstand auf, dass die Bewegung des als Stromabnehmer ausgebildeten Geberzeigers nur unter Überwindung eines verhältnismässig grossen Reibungswiderstandes erfolgen kann. Sie wäre daher z. B, nicht verwendbar bei elektrischen Messapparaten, die nur eine geringe Direktions-
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der Zeigerstellung anwenden zu können, wird der weiteren Erfindung gemäss der Zeiger, dessen Stellung die zu messende Grösse angibt, an der Geberstelle mit dem Zeiger eines Frequenzmessers derart in Wechselkontakt gebracht, dass bei Schliessung des Kontaktes eine die Frequenz erhöhende Vorrichtung in Wirkung tritt, beim Öffnen des Kontaktes diese Vorrichtung aber wieder ausgeschaltet wird bzw. eine die Frequenz vermindernde Vorrichtung an ihre Stelle tritt.
Je nach der Stellung des Geberzeigers ändert sich die Dauer der Kontaktschlusses und seiner Unterbrechung und demzufolge die Beeinflussung der regelnden Vorrichtung.
In der Zeichnung ist in Fig. i eine Ausführung der letzteren Art des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Mit Z ist der Zeiger eines Messgerätes beispielsweise eines Leistungsanzeigers bezeichnet, dessen Stellung übertragen werden soll. Der Zeiger besteht aus zwei voneinander
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drehbar angeordnet ist, dreht sich gleichfalls ein Zeiger Z2 eines Frequenzmessers. Der Zeiger Z2 ist an seinem Ende senkrecht umgebogen und ragt in den Ring derart hinein, dass er mit beiden Kontakten K1, K2 in Berüh@ung kommen kann. Die Leitung L1 führt übtr ein Relais R1 und eine Batterie B zu dem Zeiger Z2'die Leitung L2 in entsprechender Weise über ein Relais R2 und die Batterie B zu dem Zeiger.. Z.
Der Anker des Relais R1 schliesst in seiner Ruhelage einen Widerstand W1 der Feldwicklung eines Gleichstrommotors G kurz, während durch den Anker des Relais R2 der Teil W2 der Feldwicklung in der Arbeitsstellung kurzgeschlossen wird. Der Gleichstrommotor G treibt einen Wechselstromgenerator W an, der je nach der Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors verschiedene Frequenz liefert. Von dem Wechselstromgenerator W wird einerseits der mit dem Leistungsanzeiger gekoppelte Frequenzmesser. versorgt, andrerseits der an der Empfangsstelle als Messgerät dienende Frequenzmesser, der nicht in'Perioden/Sek.-geeicht ist, sondern in der zu übertragenden Messgrösse, z. B. A.
Bewegt sich der Zeiger Z1 beispielsweise im Sinne des Uhrzeigers, so wird durch
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Das Relais Rl schaltet den Widerstand Hi ein und der Gleichstrommotor G gerät in beschleunigte Drehgeschwindigkeit und die Frequenz des Wechselstromes steigt. Mit steigender Frequenz wird aber der Kontakt. K1, Z2 wieder gelöst, da. der Zeiger Z2 sich von dem Zeiger Z1 entfernt. Das hat wiederum zur Folge, dass das Relais R1 wieder stromlos und der Widerstand W1 wieder kurzgeschlossen wird, wodurch eine Verlangsamung der Umdrehungszahl des Motors G und damit. eine Frequenzverminderung des Wechselstromes eintritt.
Der Zeiger Z2 nähert sich infolgedessen wieder dem Zeiger Zi, der Kontakt K1 schliesst sich wieder und das Spiel. beginnt wieder von neuem, aber immer um den
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stark entgegen dem Uhrzeigersinne, so wird nicht bloss Kr getrennt, sondern auch noch K2 geschlossen,. und. dadurch das Relais R2 in den Stromkreis K2, H2, L2, R2, L3, B, L4, Z2, K2 eingeschaltet und auch der Widerstand W2 kurz geschlossen. Jetzt fällt die Tourenzahl rasch und damit auch die Frequenz. Es wird nun zunächst der Kontakt K2 durch die verminderte Frequenz gelöst, dann K1 geschlossen und das Spiel beginnt um den Kontakt K1 von neuem.
Steigt die Leistung wieder und bewegt sich dadurch Zr im Uhrzeigersinne, so
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Widerstand W1 längere Zeit ein, bis die Frequenz genügend gestiegen ist, um den Zeiger in richtigem Rhythmus um den Kontakt Xi zu bewegen. Die Art der Regulierung entspricht der'unter dem Namen der Tirrill-Regler bekannten Spannungsregler. Die'einzuregulierende Grösse nimmt einen zwischen zwei Werten schwankenden Mittelwert ein. Die absolute Grösse des Mittelwertes hängt ab von dem Verhältnis Stromschlussdauer : Stromöffnungsdauer an den Kontakten K1 und K2 Die Widerstände W1 und W2 müssen so reichlich bemessen sein, dass man durch Kurzschliessen beider Widerstände eine Frequenz erreicht, die noch
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beider Widerstände eine Frequenz erreicht werden, die über der höchsten zu übertragenden Frequenz. liegt.
Nur wenn diese Bedingungen erfüllt sind, kann die Einrichtung richtig arbeiten.
Man würde auch'mit einem Widerstand W1 und nur einem Kontakt K1 auskommen, doch erfolgt die Regulierung bei grossen Schwankungen des Zeigers des Messgerätes durch Verwendung beider Kontakte rascher.
Auf dem beschriebenen Weg wird die Frequenz des Wechselstromes völlig selbstätig und stetig einreguliert. Die Verbindung der Empfangsstation mit der Geberstation kann
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durch direkte Leitung erfolgen, sie kann aber auch auf drahtlosem Wege bewerkstelligt werden. Hierzu ist eine besondere Ausbildung des Gebers notwendig, von dem ein Ausführungsbeispiel in Fig. 2 schematisch veranschaulicht ist.
Auf der Welle des Gleichstrommotors G sitzt eine Kontaktscheibe S, die über zwei Bürsten al, ba, die Batterie Bi und die Leitung L" einen Gleichstrom entsprechend der Drehgeshwindigkeit der Welle unterbricht. Die Gleichstromstösse schalten in an sich bekannter Weise den Sender einer drahtlosen Station ein, so dass Morsezeichen variabler Frequenz gegeben werden. Statt Gleichstrom. kann auch Wechselstrom verwendet werden, beispielsweise der vom Frequenzgeber gelieferte. Die ausgesandten Wellen werden vom Empfänger aufgenommen und in an sich bekannter Weise soweit verstärkt, dass sie zur Speisung eines Frequenzmessers dienen können. Es ist nicht notwendig, die Übertragung dauernd zu bewerkstelligen.
Mit Rücksicht auf Sparsamkeit und zur Schonung der Apparate kann sie zeitweilig etwa durch Benutzung einer Kontaktuhr herbeigeführt werden.
Als Mittel zur Frequenzerzeugung kann erfindungsgemäss an Stelle eines durch einen Gleichstrommotor angetriebenen Wechselstiomgenerators auch ein zwischen zwei Magnetpolen schwingender gespannter Hitzdraht benutzt werden, Die Zufuhr des Heizstromes wird dabei durch die Stelle des Geberzeigers geregelt. Mit der Veränderung der Temperatur des Hitz- drahtes ändert sich dessen Länge und infolgedessen seine Eigenschwingung, wodurch die Frequenz des Wechselstromes sich in entsprechender Weise ändert.
Eine Einrichtung dieser Art kann z. B. aus einem gespannten Hitzdraht bestehen, der von einer Batterie über einen Widerstand und den als Regulierbürste für den Widerstand ausgebildeten Geberzeiger gespeist wird. Je nach der Stellung der Regulierbürste erhält der Hitzdraht mehr oder weniger Strom und seine Eigenschwingung und damit die Frequenz des Wechselstromes ändern sich entsprechend.
Diese Einrichtung lässt sich aber auch vorteilhaft für das Zusammenwirken zweier Zeiger, wie nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. i verwenden. In Fig. 3 ist eine derartige Einrichtung schematisch veranschaulicht.
Zj. bedeutet den Zeiger, dessen Stellung übertragen werden soll, beispielsweise den Zeiger eines Messgerätes. Z ; ; ist der Zeiger eines Frequenzmessers, der sich mit Z um dieselbe Achse bewegt. Durch die Zeiger Zi und Z, wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i, ein Kontakt K abwechselnd geschlossen und unterbrochen. Von diesem Kontakt K führt eine Leitung Z über eine Batterie B, einen Widerstand W und die Primärwicklung eines Transformators Tl zu einem bei A aufgehängten Hitzdraht D, der am
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Feder F in Spannung gehalten und steht durch die Leitung LI und den Zeiger Z2 mit dem Kontakt K in Verbindung.
Die Sekundärwicklung des Transformators T\ ist an das Steuer-
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seine Sehwingungszahl, wodurch der Zeiger Z2 sich dem Zeiger Zi wieder nähert und der Kontakt K wieder geschlossen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur elektrischen Fernübertragung von Zeigerstellungen durch Frequenz- änderung eines Wechselstromes, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer selbsttätigen und kontinuierlichen Regulierung der Wechselstromfrequenz entspiechend der jeweiligen Stellung des Geberzeigers die Wechselstromerzeugung unter der ständigen Steuerkontrolle des
Geberzeigers steht.