Einrichtung zur elektrischen Fernübertragung einer Zustandsgrösse. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung zur elektrischen Fernüber tragung einer Zustandsgrösse zum Zwecke der Regulierung, Fernsteuerung und Fern anzeige, mit einem ein Empfangsorgan be herrschenden, von mindestens einem Geber organ beeinflussten Differentialsteuergerät.
Es sind bereits zahlreiche Einrichtungen und Schaltungen zu den genannten Zwecken bekannt geworden. So werden z. B. die soge nannten. Brückenschaltungen verwendet, wel che im Diagonalkreis ein empfindliches Steuerrelais aufweisen, das eine bestimmte Beziehung zwischen den Widerständen einer Brücke aufrecht zu erhalten hat. Diese Schal tung kann eine verhältnismässig geringe Empfindlichkeit aufweisen und befriedigt meist nur bei Speisung mit Gleichstrom. Andere Schaltungen, die Abarten von Brückenschaltungen sind, gestatten nicht, eine lineare Beziehung zwischen zwei Grössen über einen weite. Bereich aufrecht zu erhalten.
Bei andern bekannten Einrichtungen wird zur Regulierung einer Grösse in Ab hängigkeit einer andern ein Differential steuergerät von zwei Strömen beeinflusst, welche durch mit den Erregerspulen des Ge rätes in Serie geschaltete Widerstandsregler verändert werden. Die Schaltung kann so ge troffen sein, dass auf konstantes Stromver hältnis reguliert wird, die Ströme aber be deutenden Schwankungen unterworfen sind. Dies führt zu wesentlichen Schwankungen der Empfindlichkeit über den Regulier bereich und gestattet auch nicht, eine lineare Regulierung über einen grösseren Bereich aufrecht zu erhalten.
Um diese Mängel zu beseitigen, wurde auch vorgeschlagen, eine Spule des Kompensationsgerätes an Span nung zu legen und die andere mittels in Serie geschalteter Widerstandsregler auf konstan ten Strom zu regulieren. Obwohl hierdurch eine Verbesserung erzielt wurde, haftet die ser Einrichtung, ebenso wie der vorerwähn ten, der Nachteil an, dass die Übergangs widerstände an den Schleifkontakten die Reguliergenauigkeit beeinflussen.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass es be kannt ist, Zustände irgendwelcher Art durch Veränderung des Stromverhältnisses in einem Kreuzspulinstrument mittels einer Potentio- meterschaltung fernzumelden oder anzu zeigen.
Die Einrichtun-- gemäss vorliegender Er findung unterscheidet sich von diesen be kannten Lösungen dadurch, dass das Diffe- rentialsteuergerät zwei Erregerspulen auf weist, welche je in einen Leiter eines Lei tungspaares eingeschaltet sind, dessen beide Enden über mindestens ein von einem dieser Organe verstelltes Potentiometer miteinander verbunden sind, während die Schleifkontakte der Potentiometer an eine Stromquelle ange- schlossel. sind.
Die vorliegende erfindungsgemässe Ein richtung ermöglicht, die genannten Nach teile bekannter Einrichtungen zu vermeiden. Sie oestattet, eine lineare Beziehung zwi schen zwei Grössen über einen weiteren Be reich aufrecht zu erhalten unter Beibehal tung konstanter und hoher Regulierempfind lichkeit und arbeitet in weiten Grenzen un abhängig von Übergangswiderständen der Schleifkontakte und Widerstände der Ver bindungsleitungen.
Die Einrichtung kann dazu dienen, eine Grösse in Abhängigkeit einer andern zu regu lieren, wobei normalerweise eine lineare Ab hängigkeit über einen grösseren Bereich ver langt wird, oder es kann ein Zustand, z. B. die Höhe eines Wasserniveaus ferngemeldet oder -angezeigt -,werden. Sie kann aber auch dazu dienen, eine Grösse auf einen bestimmten ().egebenen @NVert einzure--ulieren, wobei das Regulierorgan mit R.üchfizhrung versehen sein kann,
\ damit die Verstellung des Regu- lierorganes zur Vermeidung von Überregu lierungen dem Empfangsorgau entgegen wirkt.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Reoniliereinrichtung, bei welcher eine Zustandsgrösse, und zwar die Temperatur eines beheizten Raumes, durch ein Regulierorgan mit Rückführung auf einen vorbestimmten Wert einreguliert wird.
Fig. 2 zeigt eine Reguliereinrichtung, bei welcher eine Grösse durch ein Regulierorgan mit Rückführung in Abhängigkeit einer andern Grösse reguliert wird.
In Fig. 1 bedeutet a ein von der Raum- teinperatur beeinflusstes Geberorgan mit Aus dehnungsrohr 1. und am untern Ende be festigtem Cbertragungsstab 2, dem im Punkt 3 schwenkbar gelagerten und im Punkt 4 gelenkartig mit dem Stab 2! verbun denen Kontaktarm 5, der auf dem Potentio- meterwiderstand 6 gleitet.
b ist ein Diffe- rentia-lrelais (Steuergerät) mit im Punkte 10 schwenkbar gelagertem Magnetanker 7, Er regerspulen 8 und 9, an dem Anker befestigter Kontaktzunge 11 sowie den Umschaltkon takten 7.2 und 13.
c, ist das Regulierorgan mit einem ein Empfangsorgan darstellenden Um kehrmotor 14, der die Erregerwicklungen 15 und 1.6 besitzt, dem das Heizmittel steuern den Regulierventil 17 und dem Rückführ- Potentiometerwiderstand 18, auf welchem ein auf der Achse 19 isoliert befestigter Kon- taktarin 20 gleitet.
Die Potentiometerwiderstände 6 und 18 sind an die Enden des Leitungspaares 21123, 22/24 angeschlossen, während die Kontakt arme oder Schleifkontakte 5 und 20 über Leitungen 25 bezw. <B>2</B>6 an die Stromquelle 27a, 271) angeschlossen sind. Der Umkehr motor ist über die Leitungen 28, 29 mit der selben Stromquelle verbunden.
Die Wirkungsweise dieser RegiiIierein- richtung ist die folgende: das Differential relais b befindet sich in der Gleichgewiehts- lage, wenn die Ströme in den beiden Erreger- spulen 8 und 9 gleich gross sind. Die Kon taktzunge 11 berührt hierbei keinen der Kontakte 12 oder 13. Das Verhältnis der bei den Ströme ergibt sich durch die Stellung der Kontaktbürsten 5 und 20.
Die Kontakt bürste 5 wird in Abhängigkeit der Raum temperatur auf und ab bewegt, während die Stellung der Kontaktbürste 20 vom Off nungsgrad des Ventils 17 abhängt. Sinkt zum Beispiel die Raumtemperatur unter den Sollwert, so wird die Bürste 5 nach oben be wegt, und der Strom in der Erregerspule 8 nimmt zu, während derjenige in der Spule 9 abnimmt.
Infolgedessen wird der Magnet anker 7 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt und Kontakt zwischen 11 und 12 hergestellt, wodurch der Motor 14 über die Wicklung 15 Strom erhält und das Ventil 17 mehr geöffnet wird (die Bürste 20 dreht im Gegenuhrzeigersinn). Mit der Verdrehung der Ventilspindel 19 wird auch die Kontakt bürste 20 verstellt, und zwar so lange, bis das Gleichgewicht der Ströme in den Spulen 8 und 9 wieder hergestellt ist, worauf das Regulierorgan zur Ruhe kommt. Das Poten- tiometer 18, wirkt also im Sinne einer Rück führung.
Steigt die Raumtemperatur über den Sollwert, so wird die Kontaktbürste 5 nach unten bewegt und der Magnetanker 7 wird .im Uhrzeigersinne geschwenkt, so dass Kontakt zwischen 11 und 13 entsteht und das Ventil 17 im Schliesssinne bewegt wird, bis infolge Verstellung des Kontaktarmes 20 wieder das. Gleichgewicht der Ströme herge stellt wird.
Die Einrichtung nach Fig. 2 weist ausser den in Fig. 1 dargestellten und beschrie benen. Elementen 1 bis 30 noch weitere Ele mente auf, nämlich; Ein zweites von der Aussentemperatur beeinflusstes Geberorgan d, bestehend aus dem Ausdehnungsrohr 31 mit am untern Ende befestigten; Übertragungs stab 32, dem um den Punkt 313 drehbar ge= lagerten und im Punkt 34 gelenkartig mit dem Stab 32 verbundenen Kontaktarm 35, welcher auf dem Potentiometerwiderstand 36 schleift.
Das Potentiometer selbst ist über Leitungen 37, 3,8 zum Potentiometer 18 par allelgeschaltet, während die Kontaktbürste 35 über die Leitung 39 mit der Stromquelle verbunden ist. Im weiteren weist die Einrich tung nach Fig. 2 einen zu Potentiometer- widerstand 6 parallelgeschalteten regulier baren. Rheostat 40 auf.
Die Einrichtung nach Fig. 2 dient eben falls dazu, eine Raumtemperatur durch Steuerung des Heizmittels zu regulieren. In diesem Falle wirkt jedoch nicht die Raum- temperatur selbst auf das Steuerorgan a ein, sondern die Temperatur des $eizmittels, z. B. diejenige des Heizwassers im Vorlauf einer Zentralheizungsanlage, wobei diese Tempe ratur mittels eines zweiten; Steuerorganes d in Abhängigkeit der Aussentemperatur regu liert wird.
Diese Einrichtung muss also nicht auf einen bestimmten Wert regulieren, wie in Fig. 1, sondern auf einen veränderlichen, von der Aussentemperatur abhängigen Wert. Dies wird erreicht, indem das Verhältnis der Ströme in den beiden Spulen 8 und 9 von einem weiteren, von der Aussentemperatur beeinflussten Potentiometer 35, 36 abhängig gemacht wird. Sinkt zum Beispiel die Aussen temperatur, so bewegt sich die Kontaktbürste 35 nach oben, der Strom in der Spule 8 nimmt zu und schwenkt den Anker 7 im Gegenuhrzeigersinn, so dass die Motorwick lung 15 Strom erhält und das Ventil 17 mehr geöffnet wird,
bis das Gleichgewicht der Ströme infolge Verdrehens der Kontakt bürste 20 wieder hergestellt ist. Durch die vergrösserte Ventilöffnung steigt die Tempe ratur des Heizmittels und die Kontaktbürste 5 wird nach unten bewegt, so dass der Ma gnetanker neuerdings, jedoch im umgekehr ten Sinne, aus dem Gleichgewicht kommt. Dies hat eine teilweise Rückbewegung des Ventils gegen die ursprüngliche Lage zur Folge, bis der Heizmittelstrom eine, der ver änderten Aussentemperatur entsprechende Heizmitteltemperatur ergibt.
Für diesen Zweck wird mit Vorteil ein Beimischventil verwendet, das kälteres Rücklaufwasser einer Zentralheizung dem Vorlauf beimischt.
Um die einer bestimmten Änderung der Aussentemperatur entsprechende Änderung der Heizmitteltemperatur regulierbar zu machen, ist bei der Einrichtung nach Fig. 2 dem Potentiometerwiderstand 6 ein einstell barer Rheostat 40 parallelgeschaltet. Da durch ist es also möglich, die Beziehung zwischen einer veränderlichen Grösse (in die sem Fall der Aussentemperatur) und einer abhängig veränderlichen Grösse (im vorlie genden Fall der Heizmitteltemperatur) ein stellbar zu machen. Weitere Abgleichmittel sind nicht eingezeichnet.
Hierzu können wahlweise in die eine oder andere Leitung Regulierwiderstände eingebaut werden.
Bei der Einrichtung nach Fig. ? kann natürlich auch ohne Rüekführpotentiometer 18, 20 gearbeitet werden. An Stelle dieses Potentiometers könnte aber auch ein von dem Regulierorgan verstellter Rheostat in Serie mit der einen oder andern Erregerspule des Differentialrelais geschaltet sein.
Die Schaltung gemäss Fig. 1 lässt sieh grundsätzlich auch zur Fernanzeige von Zustandsgrössen, z. B. Klappenstellungen, Flüssigkeitsständen, Temperaturen usw. ver wenden. Zu diesem Zwecke tritt an Stelle des Ventils 17 ein von der Achse 19- angetriebe ner Zeiger. So, könnte zum Beispiel im Falle von Fig. 1 die das Steuerorgan a beeinflus sende Raumtemperatur auf praktisch belie bige Entfernung ferngemessen und -ange zeigt werden. Der Motor 14 als Emfangs- organ im Anzeigeinstrument erlaubt, ein grosses Drehmoment zu erhalten und damit Druckwerke, Kontakte usw. zu betätigen.
Die Einrichtungen gemäss Fig. 1 und 2 arbeiten in weiten. Grenzen unabhängig von dem Übergangswiderstand an den Kontakt bürsten der Potentiometer, da das Strom verhältnis in den beiden Erregerspulen des Differentialsteuergerätes hiervon nicht be einflusst wird. Sie arbeiten aber auch in weitem Bereich unabhängig von dem Wider stand der Verbindungsleitungen zwischen Steuer- und Regulierorgan, bezw. zwischen Geber- und Empfangsorgan, was bei grosser Entfernung von wesentlicher Bedeutung ist.
Die Einrichtung arbeitet im weiteren linear über einen grossen Bereich der die Poten- tiometer beeinflussenden Grössen und eist auch eine hohe und gleichmässige Regulier empfindlichkeit auf.
Die beschriebenen Einrichtungen lassen sich grundsätzlich zur Regulierung, Fern steuerung oder Fernanzeige irgendwelcher physikalischer Grössen oder Zustände ver wenden, wie zum Beispiel Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit, Weg, Leistung, Spannung usw.