Impulssender für Fernmessungen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Impulssender für Fernmessungenn bei dem die Richtung der gemessenen Grösse durch unterschiedlichen Drehsinn des Messwerkes gegeben ist und welcher Sender zur Herstellung der Impulse eine Sendescheibe aufweist.
Bei Fernmessungen in den Verteilungsanlagen für elektrische Energie kann die Energieströmung in bezug auf die Messstelle in zwei entgegengesetzten Richtungen vor sich gehen. Man muss deshalb eine Energielieferung von der Energieabnahme zu unterscheiden wissen. Analog kommen auch z. B. beim Messen des Leistungsfaktors zwei verschiedene Fälle vor. nämlich entweder ein induktiver oder ein kapazitiver Leistungsfaktor. Als Messglied benützt man gewöhnlich einen Induktionszähler, welcher auf die Änderung der Energielieferung in Energieabnahme durch Umkehrung des Drehsinnes seiner Drehscheibe reagiert. Soll diese Angabe der Umkehrung des Drehsinnes durch Fernleitung in eine Zentralmessstelle übertragen werden, so benützt man-z. B. ein zusätzliches konstantes Triebmoment am Messwerk.
Dies bedeutet. dass bei Energielieferung oder Energieabnahme gleich Null das Messwerk sich nicht im Stillstand befindet, sondern es weist eine gewisse Umdrehungszahl auf. Bei Energieabnahme wirkt das Drehmoment des Messsystems, z. B. gegen das konstante Zusatzmoment, so dass beim Energiebezug die Umdrehungszahl des Elektrizitätszählers sinkt und umgekehrt bei Energielieferung steigt im Vergleich zu dem durch das konstante Zusatzmoment gegebenen Wert.
Auf der Achse des Elektrizitätszählers ist neben der Treibscheibe noch eine weitere Scheibe angeordnet, die an ihrem Umfange gleichmässig verteilte Ausschnitte bzw. Zeichen trägt. Die Ausschnitte bzw. Zeichen dienen in bekannter Weise zur Feststellung der Geschwindigkeit des Drehwerkes des Elektrizitätszählers. Die Abnahmevorrichtung, welche entweder mit Lichtdurchgang (bei Ausschnitten) oder mit Lichtreflektierung (bei Zeichen) oder aber kapazitiv wirkt, führt die Drehgeschwindigkeit in eine dem gemessenen Wert entsprechende Impulsfrequenz über, welche in die Messzentralsteiie gesandt wird.
Eine andere Lösung besteht darin, dass im Sendegerät ausser der üblichen Messwerkscheibe eine weitere Scheibe kleineren Durchmessers vorgesehen ist, deren Achse parallel zu der Achse des Messwerkes ist. Beide Scheiben sind mit Öffnungen versehen, welche beim Drehen der Scheiben gemeinsam auf ein Lichtstrahlenbündel wirken, welches in einer Photozelle Stromimpulse hervorruft.
Die kleinere Scheibe wird durch einen Synchronmotor vermittels eines mechani schen Getriebes angetrieben. Falls der Wert der gemessenen Grösse Null ist, befindet sich die Scheibe des Messgerätes im Stillstand und die hervorgerufenen Impulse haben eine durch die Drehzahl der kleineren Scheibe gegebene Grundfrequenz. Steigt der Wert der gemessenen Grösse, so steigt oder sinkt die Impulsfrequenz je nachdem, ob sich die beiden Scheiben gegeneinander oder in demselben Sinn drehen. Der Drehsinn der Messwerkscheibe wird also wieder dadurch indiziert, dass die Impulsfrequenz entweder grösser oder kleiner als die bestimmte Grund- frequenz ist.
Die bisherigen Lösungen der Aufgabe erfordern deshalb entweder ein zusätzliches Triebsystem im Sendegerät und eine stabilisierte Wechselspannungsquelle für dieses Triebsystem oder eine besondere Hilfsscheibe mit zugehörigem Antrieb und weisen einige Nachteile auf. Bei dreiphasiger Messung der Leistung z. B. benützt der Elektrizitätszähler vier Triebsysteme. Seine konstruktive Anordnung ist dann sehr heikel wegen der Möglichkeit gegenseitiger Beeinflussung dieser Triebsysteme. Ausserdem erhöhen sich die Forderungen, was die Eichung der Einrichtung betrifft. Die Genauigkeit der Messung ist durch die Stabilität der Spannungsquelle für das Hiffstriebsystem beeinflusst. Wenn z.
B. die höchste Impulsfrequenz einer Energielieferung dem Betrage von 100% entspricht, ist die Energieabnahme voll 100% durch eine Drehzahl gleich Null gegeben.
Nähert sich aber bei einer grossen Energieabnahme die Impulsfrequenz dem Nullwert, so ist der Einfluss verschiedener Fehler der Messeinrichtung zufolge kleiner Drehzahl zu gross. Durch die Anordnung einer zusätzlichen Scheibe mit besonderer Antriebseinrichtung wird die Anlage mehr kompliziert und dadurch die Möglichkeit von Störungen gesteigert. Einen Nachteil stellt auch die Notwendigkeit dar, die Frequenz des Stromes für den Synchronmotor, welcher die zusätzliche Scheibe antreibt, konstant zu halten.
Der Impulssender gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurell gekennzeichnet. dass, bei gleicher Drehzahl der Sendescheibe, die Impulsfolge bei der einen Drehrichtung der Scheibe und die Impulsfolge bei der andern Drehrichtung der Scheibe unterschiedlich ausgebildet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anschliessend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden.
Fig. 1 stellt ein Beispiel der Anordnung der Ausschnitte der Sendescheibe, wie bisher üblich, dar. Gleiche Ausschnitte sind hier gleichmässig am Umfange der Scheibe verteilt. Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer möglichen Anordnung gemäss der Erfindung. In den Fig. 3 und 4 sind Diagramme des zeitlichen Verlaufes der Impulse welche durch Drehung der Sendescheibe gemäss Fig. 2 gewonnen werden, und zwar in Fig. 3 bei Drehung der Scheibe in einer Richtung. in Fig. 4 bei Drehung in umgekehrter Richtung.
Es soll als Beispiel die Sendescheibe nach Fig. 2 mit Ausschnitten und Zähnen betrachtet werden. Die Gruppe ist in diesem Fall durch einen breiten Ausschnitt und einen breiten Zahn. dann durch einen schmalen Ausschnitt und einen schmalen Zahn gebildet.
Diese Gruppe wiederholt sich periodisch am Umfange der Sendescheibe. Die Zähne behindern den Durchgang des Lichtes zur Photozelle, die Ausschnittezlassen das Licht frei durchgehen. Dreht sich die Scheibe im Sinne des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeils. so entstehen in der Photozelle Stromimpulse, deren Reihenfolge durch die Fig. 3 gegeben ist, bei Drehung der Scheibe im umgekehrten Sinn entstehen jedoch Stromimpulse nach Fig. 4. Im letzteren Fall ist jede Impulsgruppe durch einen langen und einen ihm nachfolgenden kurzen Impuls gegeben, im ersteren Fall durch einen kurzen Impuls, dem ein langer Impuls nachfolge wobei in beiden Fällen diese Impulsgruppen voneinander durch eine lange Zeitspanne getrennt werden.
Die gemessene Grösse ist also in der Übertragungsleitung sowohl durch ihre Grösse, d. h. die Impulsfrequenz, als auch durch ihre Richtung bzw. ihren Sinn, d. h. verschiedene Reihenfolge eines kurzen und langen Impulses charakterisiert.
Die beschriebene Anordnung weist folgende Vorteile auf: Man braucht beim Hilfstriebsystem im Elektrizitätszähler keine Eichullg usw. Eine stabilisierte Hilfsspan nungsquelle kommt in Wegfall. Die Genauigkeit der Messung wird weder durch ein Hilfstriebsystem noch durch die Genauigkeit der Stabilisierung einer Hilfsspannungsquelle beeinfluss. Einer höchsten Energieabnahme bzw. Energielieferung oder dem höchsten Leistungsfaktor entspricht immer auch die höchste Impulsfrequenz.
Es ist leicht verständlich, dass anstatt Aussclmitten und Zähnen an der Senderscheibe Zeichen verschiedener Reflektierbarkeit für Licht angebracht werden können. Die Photozelle wird dann mit reflektiertem Licht anstatt mit direktem Licht bestrahlt. Die Ausschnitte oder Zeichen am Umfange der Sendescheibe können nicht nur verschiedene Dimensionen, sondern auch verschiedene Gestalt haben. Falls sie eine rechteckige Form nach Fig. 2 besitzen, entspricht der Verlauf der aus der Photozelle gewonnenen Stromimpulse den Fig. 3 bzw. 4. Sie können jedoch eine solche Form erhalten, dass die Stromimpulse, als Funktion der Zeit dargestellt, z. B. einen sinusförmigen Verlauf mit ungleich langen Halbwellen oder ganzen Wellen aufweisen, wobei sich diese Gruppengebilde periodisch wiederholen.
Pulse transmitter for remote measurements
The present invention relates to a pulse transmitter for remote measurements in which the direction of the measured variable is given by different directions of rotation of the measuring mechanism and which transmitter has a transmission disc for producing the pulses.
In the case of remote measurements in the distribution systems for electrical energy, the energy flow can proceed in two opposite directions with respect to the measuring point. One must therefore know how to distinguish between an energy supply and an energy consumption. Similarly, z. B. There are two different cases when measuring the power factor. namely either an inductive or a capacitive power factor. An induction counter is usually used as a measuring element, which reacts to the change in the energy supply in the form of a decrease in energy by reversing the direction of rotation of its turntable. If this indication of the reversal of the direction of rotation is to be transmitted to a central measuring point via a long-distance line, one uses-z. B. an additional constant driving torque on the measuring mechanism.
This means. that with energy delivery or energy consumption equal to zero, the measuring mechanism is not at a standstill, but has a certain number of revolutions. When energy is consumed, the torque of the measuring system acts, e.g. B. against the constant additional torque, so that the number of revolutions of the electricity meter decreases when energy is drawn and, conversely, when energy is supplied it increases in comparison to the value given by the constant additional torque.
On the axis of the electricity meter, next to the traction sheave, another disk is arranged, which bears evenly distributed cutouts or characters around its circumference. The cutouts or characters are used in a known manner to determine the speed of the rotating mechanism of the electricity meter. The pick-up device, which works either with light transmission (for cutouts) or with light reflection (for signs) or capacitively, converts the rotational speed into a pulse frequency corresponding to the measured value, which is sent to the measuring central part.
Another solution is that, in addition to the usual measuring mechanism disk, a further disk with a smaller diameter is provided in the transmitter, the axis of which is parallel to the axis of the measuring mechanism. Both disks are provided with openings which, when the disks are rotated, act together on a bundle of light rays which causes current pulses in a photocell.
The smaller disc is driven by a synchronous motor by means of a mechanical gear. If the value of the measured variable is zero, the disk of the measuring device is at a standstill and the generated impulses have a fundamental frequency given by the speed of the smaller disk. If the value of the measured variable increases, the pulse frequency increases or decreases depending on whether the two disks rotate against each other or in the same direction. The direction of rotation of the measuring mechanism disk is again indicated by the fact that the pulse frequency is either greater or less than the determined basic frequency.
The previous solutions to the problem therefore either require an additional drive system in the transmitter and a stabilized alternating voltage source for this drive system or a special auxiliary disk with an associated drive and have some disadvantages. With three-phase measurement of the power z. B. uses the electricity meter four drive systems. Its constructive arrangement is then very delicate because of the possibility of these drive systems influencing one another. In addition, the requirements are increasing as regards the calibration of the device. The accuracy of the measurement is influenced by the stability of the voltage source for the secondary drive system. If z.
B. the highest pulse frequency of an energy supply corresponds to the amount of 100%, the energy consumption is fully 100% given by a speed of zero.
However, if the pulse frequency approaches the zero value with a large decrease in energy, the influence of various errors in the measuring device due to the low speed is too great. The arrangement of an additional disk with a special drive device makes the system more complicated and thereby increases the possibility of malfunctions. Another disadvantage is the need to keep the frequency of the current constant for the synchronous motor which drives the additional pulley.
The pulse transmitter according to the present invention is characterized by this. that, with the same speed of rotation of the transmission disk, the pulse train in one direction of rotation of the disk and the pulse train in the other direction of rotation of the disk are designed differently.
An embodiment of the invention will then be explained in more detail with reference to the accompanying drawing.
1 shows an example of the arrangement of the cutouts of the transmission disk, as has been customary up to now. Here, identical cutouts are evenly distributed around the circumference of the disk. Fig. 2 shows an example of a possible arrangement according to the invention. 3 and 4 are diagrams of the time course of the pulses which are obtained by rotating the transmitting disk according to FIG. 2, namely in FIG. 3 when the disk is rotating in one direction. in Fig. 4 when rotated in the opposite direction.
As an example, consider the transmission disk according to FIG. 2 with cutouts and teeth. The group in this case is made up of a wide neckline and a wide tooth. then formed by a narrow cutout and a narrow tooth.
This group repeats itself periodically on the circumference of the transmission disk. The teeth hinder the passage of light to the photocell, the cutouts allow light to pass through freely. If the disk rotates in the direction of the arrow drawn in FIG. 2. in this way, current pulses arise in the photocell, the sequence of which is given by FIG. 3, but when the disk is rotated in the opposite direction, current pulses are generated as shown in FIG. 4. In the latter case, each pulse group is given by a long and a subsequent short pulse, im the former case by a short pulse followed by a long pulse, whereby in both cases these pulse groups are separated from one another by a long period of time.
The measured quantity is thus in the transmission line both by its size, i.e. H. the pulse frequency, as well as by its direction or its meaning, d. H. characterizes different order of a short and long pulse.
The arrangement described has the following advantages: There is no need for calibration etc. in the auxiliary drive system in the electricity meter. A stabilized auxiliary voltage source is eliminated. The accuracy of the measurement is influenced neither by an auxiliary drive system nor by the accuracy of the stabilization of an auxiliary voltage source. The highest pulse frequency always corresponds to the highest energy consumption or energy supply or the highest power factor.
It is easy to understand that instead of eccentricities and teeth, signs of different reflectivities for light can be attached to the transmitter disc. The photocell is then irradiated with reflected light instead of direct light. The cutouts or characters on the circumference of the transmission disk can not only have different dimensions, but also different shapes. If they have a rectangular shape according to FIG. 2, the course of the current pulses obtained from the photocell corresponds to FIGS. 3 and 4. However, they can be given a shape such that the current pulses are shown as a function of time, e.g. B. have a sinusoidal curve with half-waves or whole waves of unequal length, these group structures being repeated periodically.