Sehaltanordnung zur Umwandlung von Strömen in Stromimpulse, insbesondere für die Zwecke der Fernmessung. Es sind, insbesondere im Zusammenhang mit der Fernübertragung von Messgrössen, Schaltungen bekannt, die dazu dienen, einen Strom oder eine Spannung in Impulse um zuwandeln. Dabei kann es sich um die Um wandlung von Gleichströmen oder Wechsel strömen handeln.
Für die Zwecke der Fern messung wird meist die Forderung ge stellt, dass die Anzahl der erzeugten Impulse pro Zeitenheit in einem bestimmten Verhält nis zur Stärke der in Impulse umzuwandeln den Grösse steht. Im allgemeinen wird Pro portionalität gefordert.
Man hat die Aufgabe, Ströme oder Span nungen in Impulse umzuwandeln, bisher unter Zuhilfenahme von Kondensatoren, Relais und Glimmlampen gelöst. Dabei wird ein vom Messstrom oder der Mess'spannung gela dener Kondensator beim Überschreiten der Zündspannung der Glimmlampe über das Relais entladen. Es sind auch Schaltungen bekannt, die nach diesem Prinzip arbeiten und symmetrisch aufgebaut sind, derart, dass abwechselnd zwei Kondensatoren aufgeladen und über das Relais entladen werden.
Die Umschaltung der Kondensatoren geschieht dabei durch das Relais selbst. In. den bekann ten Schaltungen wird als Kriterium für das Erreichen einer bestimmten Ladespannung der Kondensatoren die Zündspannung von Glimmlampen verwendet.
Obwohl es möglich ist, insbesondere bei der Anwendung der be schriebenen Schaltanordnung in Kompen- sationsmessschaltungen Veränderungen der Zündspannung unschädlich zu machen, so hat die bekannte Anordnung dennoch den Nach- teil, dass sie nur mit verhältnismässig hohen Spannungen arbeiten kann, weil die Zünd- spannung von Glimmlampen in der Grössen ordnung von 100 Volt liegt. Bei einer An zahl von Messgeräten, z.
B. Kompensations- geräten, ist es schwierig, so hohe Spannungen zu erzeugen. Durch die Erfindung wird es möglich, die bekannten Schaltungen mit we sentlich geringerer Spannung zu betreiben.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch er möglicht, dass man zur Überwachung der Ladespannung eines oder mehrerer Konden satoren nicht eine Entladungsstrecke (Glimm lampe) verwendet, sondern auf das Relais eine nichtmechanische Grösse einwirken lässt. Dadurch kann man erreichen, dass das Relais erst beim Überschreiten einer bestimmten Ladespannung anspricht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Bei der Schal tung nach Fig. 1 ist angenommen, dass die vom Transformator 1 gelieferte Wechsel spannung zum Zwecke der Fernmessung in Impulse umgewandelt werden soll, deren Häufigkeit dieser Spannung proportional ist. Zur Erzeugung der Impulse dienen die Kondensatoren 2 und 3. 4 und 5 sind zwei Gleichrichter, z. B. Trockengleichrichter, 6 und 7 die Wicklungen zweier Relais.
Das Relais 7 steuert den Umschaltkontakt 8, wäh rend das Relais 6 und sein Kontakt 9 zur Weitergabe der Impulse über die Fernleitung auf das Empfangsgerät 10 dient. Die Konden satoren 2 und 3 werden über den Gleichizch- ter 11 (Trocken- oder Glühkathodengleich- riehter) und den Vorwiderstand 12 aufgela den. Der Umschaltkontakt ist so angeordnet, dass abwechselnd einer der beiden Kondensa toren 2 und 3 kurzgeschlossen ist, während der andere an der Ladespannung liegt.
Die das Ansprechen der Relais verzögernde Gegen spannung wird mit Hilfe der Batterien 14 und 15 erzeug. Diese sind so geschaltet, dass die Gleichrichter 4 und 5 gegenüber Strö men, die von diesen Batterien getrieben wer den, sperrend wirken.
Die Schaltung arbeitet nun in folgender Weise: In der dargestellten Lage des Um schaltkontaktes 8 wird der Kondensator 2 über den Gleichrichter 11 und den Wider stand 12 aufgeladen. Durch Wahl des Wider stand,es 12 und des Kondensators 2 kann die Geschwindigkeit des Spannungsanstieges an diesem Kondensator verändert werden. So- bald die Ladespannung des Kondensators die Gegenspannung der Batterie 1.4 überschrei tet, fliesst über den Gleichrichter 4 und die Wicklungen 6 und 7 ein Strom. Sobald die Ladespannung in genügendem Masse die Ge genspannung 14 überschritten hat, wird die ser Strom so stark, dass die Relais ansprechen.
Das hat zur Folge, dass nunmehr der Kon densator 3 aufgeladen wird, während der Kondensator 2 kurzgeschlossen und damit entladen wird. Zur Dämpfung des Entlade stromstosses können Widerstände oder Dros selspulen in den Entladestromkreis eingefügt sein. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich nun mit dem Kondensator 3, dem Gleich- richter 5 und der Spannungsquelle 15. Wenn das Relais 6 nicht polarisiert ist, so wird jeweils ein Impuls gegeben, sobald einer der Kondensatoren 2 oder 3 aufgeladen ist. Ver wendet man dagegen ein polarisiertes Relais ohne parallelgeschaltete Wechselkontakte, dann ergibt sich nur die halbe Impulshäufig keit.
Es ist auch möglich, an Stelle der Relais 6 und 7 nur ein einziges Relais zu verwen den, das mit mehreren getrennten Kontakt einrichtungen ausgerüstet ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird die Gegenspannung durch Batterien 14 und 15 erzeugt. Man kann zu diesem Zweck aber auch gemäss Fig. 2 eine an sich vor handene Spannungsquelle an die Klemmen des Spannungsteilers 16 anschliessen und die beiden Hälften dieses Spannungsteilers an Stelle der Batterien 14, 15 verwenden. Diese beiden Hälften des Spannungsteilers können zweckmässig noch durch Kondensatoren 17, 18, z. B. Elektrolytkondensatoren hoher Ka pazität, überbrückt sein. Man kann auf diese Weise den Widerstand des Spannungsteilers für den Relaisstrom vermindern.
Verwendet man Relais hoher Empfind- liehkeit,ergeben sich die Möglichkeiten, die Schaltanordnung entweder mit kleinen Span nungen zu betreiben oder die Genauigkeit zu steigern, indem man hohe Gegenspannun gen anwendet, gegenüber welchen die An sprechspannung des Relais vernachlässigt werden kann. Die erste Möglichkeit ist von besonderer Bedeutung für die Anwendung der Schaltung in Kompensationsmessgeräten nach Art der bekannten Messwertverstärker, denn bei derartigen Geräten stehen nur ver hältnismässig kleine Spannungen zur Verfü gung.
Da man hierbei die Häufigkeit der erzeugten Impulse in bekannter Weise mit dem zu übertragenden Messwert vergleichen kann, so gehen etwaige Fehler, die durch Un genauigkeiten der Spannungsüberwachung der Kondensatoren 2 und 3 entstehen, nicht in die erzeugte Impulsfrequenz ein.
Da zum Betrieb der Kompensationsgeräte (Messwert- verstärker) Spannungsquellen erforderlich sind, so bereitet die Beschaffung einer Gegen spannung keine Schwierigkeiten, denn man kann die an sich zum Betrieb dieser Geräte nötigen Spannungsquellen zur Speisung eines Spannungsteilens gemäss Fig. 2 verwenden. Auch in diesem Zusammenhang ist wesent lich, dass bei Kompensationsgeräten,
die die Impulshäufigkeit unmittelbar mit der Mess- grösse vergleichen, keine Fehler dadurch ent stehen können, dass etwa die Gegenspannung nicht konstant ist und deshalb die Ladespan nung der Kondensatoren nicht genau fest liegt.
Für die Impulsfrequenzfernmessung ist aber in diesem Zusammenhang von Bedeu tung, dass Änderungen der am Widerstand 16, Fig. 2, liegenden Spannung, weil sie sich symmetrisch auf die Schaltung auswirkt, nicht zu einer Veränderung des Verhältnisses von Impulsdauer zur Impulspause führt.
Da, wie an Hand der Fig. 1 gezeigt wor den ist, die Schaltanordnung auch zur Um wandlung von Wechselströmen in Impulse geeignet ist, so lässt sich diese SchaItanord- nung ohne weiteres an Kompensationsgeräten (Messwertumformer) anschliessen, die eine Wechselspannung liefern.
Man kann die Ansprechgenauigkeit des Relais und die Sicherheit seines Arbeitens weiter erhöhen, wenn man im Augenblick der Öffnung des Relaiskontaktes die das An sprechen des Relais verzögernde Grösse zum Verschwinden bringt. Ein Ausführungs- beispiel dieser Art ist in Fig. 3 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind mit 21 und 22 die Widerstände eines Spannungs- teilers bezeichnet, der von der in Impulse umzuwandelnden Spannung oder einem in Impulse umzuwandelnden Strom gespeist wird.
Im Beispiel nach Fig. 3 ist angenom men, dass dieser Strom von der Batterie 23 erzeugt und mit Hilfe des veränderlichen Widerstandes 24 geregelt wird. Dieser Wider stand kann beispielsweise durch einen Mess- wertumformer (Kompensationsgerät) ver ändert werden. Die an den Widerständen 21 und 22 entstehende, der MeBgrösse propor tionale Spannung wird dem Relais 25 zu geführt, das eine Hauptwicklung 26 und eine Hilfswicklung 27 trägt.
Parallel zur Haupt wicklung 26 liegt der Kondensator 28. 39 ist ein Vorwiderstand, der .die Aufladegeschwin- digkeit des Kondensators 28 bestimmt. 29, 30, 40 und 41 sind Ventile, z. B. Kupfer- ogydgl.eichrichter. Die Kontakte des Relais 25 sind mit 31 und 32', die Kontaktzunge mit 33 bezeichnet.
Mit der Hilfswicklung 27 ist ein weiteres Relais 34 in Reihe geschal tet, dessen Kontakt 35 zur Weitergabe der Impulse dient. 36, 37 sind die Teilwider stände eines Spannungsteilers, der von der Batterie 38 gespeist wird.
Die Schaltung arbeitet in folgender Weise: An den Teilwiderständen 21, 22 des Messspannungsteilers entstehen Spannungen, die der Messgrösse proportional sind. Von die sen Spannungen wird über die Kontakte 31 oder 32 und den Widerstand 39 der Kon- densator 28 aufgeladen. Die Geschwindigkeit der Aufladung kann durch den Widerstand 39 verändert werden.
Gleichzeitig fliesst über die Hilfswicklung 27 und das Relais 34 ein von der am Spannungsteiler 36, 37 abgegrif fenen Spannung getriebener Strom, der die Kontaktzunge 33 in der dargestellten Lage zu halten sucht.
Sobald nun die Lade spannung des Kondensators genügend an gestiegen ist, überwiegt die Wirkung der Hauptwicklung 26, so dass die Zunge 33 vom Kontakt 31 abgehoben wird. In diesem Augenblick wird der über die Hilfswicklung führende Stromkreis unterbrochen und das Relais 25 legt seinen Anker um. Nunmehr wird der Kondensator 2$ von der am Wider stand 22 herrschenden Spannung in um gekehrter Richtung aufgeladen. Die von der Wicklung 27 erzeugte Hilfskraft wird eben falls in ihrer Richtung umgekehrt.
Sobald der Kondensator 28 nun eine ausreichende Spannung erhalten hat, wiederholt sich das beschriebene Spiel von neuem. Wenn das Relais 34 polarisiert ist, dann stimmt die Frequenz seines Ankers mit der der Kontakt zunge 33 überein. Falls man ein nichtpola- risiertes Relais verwendet, ergibt sich die doppelte Impulshäufigkeit. Die Ventile 29, 30, 40 und 41 haben die Aufgabe, den eigent lichen Messstromkreis von dem zur Erzeu gung der Hilfskraft dienenden Stromkreis abzuriegeln, damit sich diese Kreise nicht gegenseitig stören.