CH227426A - Einrichtung zur elektrischen Fernübertragung einer Zustandsgrösse. - Google Patents

Einrichtung zur elektrischen Fernübertragung einer Zustandsgrösse.

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CH227426A
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Fr Sauter A G Fabrik Apparate
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    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/012Automatic controllers electric details of the transmission means
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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Description


  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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCFI: Einrichtung zur elektrischen Fernüber tragung einer Zustandsgrösse zum Zwecke der Regulierung, Fernsteuerung und Fern anzeige, mit einem ein Empfangsorgan beherrschenden, von mindestens einem Geber organ beeinflussten Differentialsteuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Differen tialsteuergerät zwei Erregerspulen aufweist, -elche je in einen Leiter eines Leitungs paares eingeschaltet sind, dessen beide En den über mindestens ein von einem dieser Organe verstelltes Potentiometer miteinander verbunden sind,
    während die Schleifkontakte der Potentiometer an eine Stromquelle ange schlossen sind. UNTERANSPRÜCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass an den Enden des Leitungspaares (21/23, 22/24) je ein Poten- tiometer (6, 18) angeschlossen ist, von denen das eine von einem durch die Zustands grösse beeinflussten Geberorgan (a) und das andere von dem Empfangsorgan (c) ver stellt wird. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet.
    dass an dem einen Ende des Leitungspaares ein weiteres, zu dem ersten parallelgeschal tetes Potentiometer (3,5, 36) vorhanden ist, zum Zwecke, durch dessen Verstellung den Sollwert einer zu regulierenden Grösse zu verändern. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass an den Enden des Leitungspaares (21/23, 22/24) je ein Poten- tiometer (6, 36) angeschlossen ist, von denen das eine von einem durch die Zustandsgrösse beeinflussten Geberorgan (a) verstellt wird. 4.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, zum Zwecke der Heizungsregulierung, dadurch gekennzeich net, dass ein Potentiometer (6) durch die Heizmitteltemperatur und ein zweites am andern Ende des Leitungspaares gelegenes Potentiometer (d) durch die Aussentempera tur beeinflusst wird. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Serie zu einer der Spulen (8, 9) des Differentialsteuergerätes (b) ein vom Emp fangsorgan (c). gesteuerter, verstellbarer Rheostat geschaltet ist.
    6. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zu einem der Potentiometer (6) ein verstellbarer Rheostat (40) parallelgeschaltet ist.
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