Kompensationsverstärker mit Steuergalvanometer Die Erfindung betrifft einen Kompensationsver stärker mit Steuergalvanometer, der vorzugsweise als Empfangsapparat zur Fernmessung mit Hilfe von Fernzählimpulsen dient.
Bei der Fernzählung werden von einem Mess- gerät, z. B. einem Elektrizitätszähler, Impulse gesendet, von denen jeder einer bestimmtenFestmenge, die z. B. durch eine Umdrehung der Zählerlaufscheibe ge geben ist, entspricht. Diese Impulse betätigen im Empfangsapparat ein schrittweise angetriebenes Zählwerk. Will man mit Hilfe von Fernzählimpulsen eine Fernmessung durchführen, so muss an die Im pulsleitung ein Gerät angeschlossen werden, das nicht die Anzahl der Impulse anzeigt, sondern de ren Frequenz misst.
Es sind zu diesem Zwecke elektromechanische Geräte entwickelt worden, welche die Anzahl der während gleicher Messperioden eingetroffenen Im pulse zählen und jeweils am Ende einer Messperiode einen Schleppzeiger in eine der betreffenden Impuls zahl entsprechende Stellung bringen. Diese Geräte erfüllen ihren Zweck verhältnismässig gut, sind je doch mechanisch kompliziert und dem Verschleiss ausgesetzt.
Eine bekannte rein elektrische Einrichtung be dient sich einer durch die Fernzählimpulse betätig ten Kondensatorumladevorrichtung. Der von dieser gelieferte impulsförmige Gleichstrom wird in einer Kette von Glättungsgliedern geglättet, mittels eines selbstkompensierenden Verstärkers verstärkt und einem Galvanometer zugeführt. Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass an den Glättungsgliedern eine veränderliche Gegenspannung entsteht, welche eine Nichtlinearität zur Folge hat,
die mit Hilfe eines spannungsabhängigen Widerstandes nur teilweise aus geglichen werden kann. Zur Anzeige des Mittelwertes stossartig schwan kender Messgrössen ist auch die Verwendung selbst kompensierender Verstärker bereits bekannt, bei de nen der Kompensationskreis eine künstlich erhöhte Dämpfung aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass dem Kompensationskreis ein Strom zugeführt wird, welcher der ersten zeitlichen Ableitung des Aus gangsstromes des Verstärkers proportional ist.
Die durch die Dämpfung verursachte Glättungswirkung ist jedoch mit einer unverhältnismässig grossen Zeit- verzögerung verbunden, so dass ein solcher Kom pensationsverstärker auf Änderungen der Messgrösse nur sehr langsam anspricht und deshalb für die Fernmessung mit Hilfe von Fernzählimpulsen nicht besonders geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kom pensationsverstärker mit einem Steuergalvanometer, bei dem der erwähnte Nachteil dadurch umgangen ist, dass der Spule des Steuergalvanometers min- destens ein mittels einer Differenzierschaltung er zeugter weiterer Strom zufliesst, der eine zeitliche Ableitung höherer Ordnung des Verlaufes des Aus gangsstromes des Kompensationsverstärkers ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 das Schaltschema einer erfindungsgemäs sen Einrichtung und die Fig. 2 und 3 ein Steuergalvanometer mit foto elektrischer Abtastung.
In der Fig. 1 ist an die Netzklemmen 1, 2 über einen Kondensator 3 die Primärwicklung 4 eines Transformators 5 angeschlossen, dessen Sekundär wicklung 6 über einen Schutzwiderstand 7 und einen Gleichrichter B. Leitungen 9, 10 speist, wobei ein Kondensator 11 zur Stromglättung dient. Der Trans formator 5 arbeitet mit gesättigtem Kern, wodurch mit Hilfe des Kondensators 3 eine gewisse Span nungsstabilisierung erzielt wird.
Eine Glimmstabili sierungsröhre 12 dient zur Konstanthaltung der Spannung eines Speicherkondensators 13, welcher über einen Widerstand 14 mit den Aussenkontakten 15, 16 eines Impulsempfangsrelais 17 verbunden ist, das über Eingangsklemmen 18, 19 an eine Impuls leitung angeschlossen ist. Ein Aussenkontakt 20 des Relais 17 ist mit der Leitung 9 verbunden und ein weiterer Aussenkontakt 21 ist über einen Widerstand 22 an die Spule 23 eines richtkraftlosen Steuergal vanometers 24 (s. Fig. 2) angeschlossen.
Zwischen den beiden mit den Aussenkontakten 15, 20 bzw. 16, 21 zusammenwirkenden Umschalt kontakten 25 und 26 ist ein Kondensator 27 einge schaltet. Die Spule 23 des Steuergalvanometers 24 trägt eine mit einer Öffnung 28 versehene Fahne 29, welche mit einer fest angeordneten Blende 30 (s. Fig. 3) zusammenwirkt und den Lichtstrahl zwischen einer Lichtquelle 31 und einer Fotozelle 32 je nach der Ausschwenkung der Spule 23 mehr oder weniger abdeckt. Die Lichtquelle 31 wird von einer Sekun därwicklung 33 (s. Fig. 1) des Transformators 5 ge speist.
Die Anode 34 der Fotozelle 32 ist an einen durch Widerstände 35, 36 gebildeten Spannungs teiler angeschlossen, während ihre Kathode 37 mit dem Gitter 38 einer Doppelröhre 39 verbunden ist, an welches ein Gitterwiderstand 40 angeschlossen ist. Die beiden Kathoden der Doppelröhre 39 sind über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 41 mit der Leitung 10 verbunden.
Die Anode 42 der Doppel röhre 39 ist einerseits über die Serienschaltung eines Widerstandes 43, ebnes als Anzeigegerät dienenden Galvanometers 44 und eines Widerstandes 45 mit der Leitung 9 verbunden und anderseits über einen Kondensator 46 an das eine Ende der Spule 23 des Steuergalvanometers 24 angeschlossen, deren an deres Ende ebenfalls mit der Leitung 9 verbunden ist. Zwischen dem unteren Ende der Spule 23 und der das Galvanometer 44 mit dem Widerstand 45 verbin denden Leitung ist ein Widerstand 47 eingeschaltet.
Das zweite Gitter 48 der Doppelröhre 39 liegt an einer festen Spannung, welche durch als Spannungs teiler wirkende Widerstände 49, 50 geliefert wird, und ihre zweite Anode 51 ist über einen Widerstand 52 mit der Leitung 9 und über einen Kondensator 53 mit dem Gitter 54 einer Röhre 55 verbunden. Die Anode 56 der letzteren ist über einen Widerstand 57 an die Leitung 9 und über einen Widerstand 58 und einen Kondensator 59 an das untere Ende der Spule 23 des Steuergalvanometers 24 angeschlossen. Die Röhre 55 ist mit einem Kathodenwiderstand 60 und einem Gitterwiderstand 61 versehen.
Die untere Elek trode der Glimmstabilisierungsröhre 12 ist über einen Widerstand 62 mit der Leitung 10 verbunden.
Wird das Relais 17 durch einen über die Klem men 18, 19 zugeführten Stromimpuls erregt, so wer den die Umschaltkontakte 25, 26 auf die Aussen kontakte 15, 16 umgeschaltet und der Kondensator 27 wird auf die von der Glimmstabilisierungsröhre konstantgehaltene Spannung aufgeladen. Endet der Stromimpuls, so werden die Umschaltkontakte 25, 26 wieder auf die Aussenkontakte 20 und 21 zu rückgeschaltet, und der Kondensator 27 entlädt sich mit einem Strom i, über den Widerstand 22 und die Spule 23 des Steuergalvanometers 24.
Der Strom i, bewirkt ein Ausschwenken der Spule 23, wodurch die Fotozelle 32 und durch diese die Doppelröhre 39 so beeinflusst werden, dass der Anodenstrom i., der Anode 42 der Doppelröhre 39, welcher den Aus gangsstrom des Verstärkers bildet, zunimmt. Dies hat ebenfalls eie Zunahme des durch die Spule 23 und den Widerstand 47 fliessenden Teilstromes i.,, des Anodenstromes i., zur Folge, welcher dem Ent- ladestrom i, entgegenwirkt.
Durch den mit der Zu nahme des Anodenstromes i., verbundenen Span nungsabfall an der Anode 42 entsteht am Kon densator 46 ein Ladestrom i.;, welcher dem Wert der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufes des Ano denstromes i. proportional ist und in der Spule 23 ebenfalls dem Entladestrom i, des Kondensators 27 entgegenwirkt. Der Strom i.>, hat eine Dämpfung der Schwenkbewegung der Spule 23 des Steuergalvano meters 24 zur Folge.
Bei einer Zunahme des Ano denstromes i, steigt aber gleichzeitig auch die Span nung an den beiden Kathoden der Doppelröhre 39, was zu einer Vergrösserung der negativen Vorspan- nung am Gitter 48 und dadurch zu einer Verkleine rung des Anodenstromes der Anode 51 der Doppel röhre 39 führt.
Über den Kondensator 53 wird von der Anode 5 1 dem Gitter 54 der Röhre 55 eine Spannung zugeführt, die der ersten zeitlichen Ablei tung des Verlaufes des über die Anode 51 fliessen- den Anodenstromes und mit umgekehrten Vorzei chen auch der ersten zeitlichen Ableitung des Ver- laufes des Anodenstromes i. proportional ist. Diese Spannung wird in der Röhre 55 verstärkt und über den Widerstand 58 und den Kondensator 59 dem unteren Ende der Spule 23 des Steuergalvanometers 24 zugeführt.
Der Spule 23 wird somit ein der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufes des verstärkten Stromes, d. h. also der zweiten zeitlichen Ableitung des Verlaufes des Anodenstromes i-, proportionaler Strom i_, zugeführt, der ebenfalls dem Entladestrom i, des Kondensators 27 entgegenwirkt.
Durch die Wirkung der dem Strom i.,, zugefügten Ströme i.;, i_, erfolgt eine Ausschwenkung der Spule 23 des Steuergalvanometers 24 und damit auch eine Änderung der Anzeige des Galvanometers 44 nur sehr langsam, d. h. die beschriebene Einrichtung be sitzt neben einer ausgeprägten Dämpfung noch zu sätzlich eine grosse künstliche Trägheit. Dabei ist aber die Zeitverzögerung der Anzeige bedeutend kleiner als wenn die Glättung der Eingangsimpulse in bekannter Weise nur duck Dämpfung, d. h. durch Hinzufügen eines der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufes des Ausgangsstromes proportionalen Stro mes zum Strom i.,1, erzielt wird.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist für die Fernmessung von Grössen, die durch Fernzählim- pulse übertragen werden, besonders geeignet, und zwar ohne dass bei ihr besondere Glättungsglieder benötigt werden. Da der Einfluss der Gegenspannung solcher Glättungsglieder nicht mehr auftritt, ist die Messung genauer. Durch den Wegfall der Glättungs- glieder selbst ergibt sich ausserdem eine bedeutende Vereinfachung und erst noch ein wirtschaftlicher Vorteil, da solche Glättungsglieder wegen den erfor derlichen grossen Kondensatoren kostspielig sind.
Grundsätzlich können im Sinne des Erfindungs gedankens der Spule 23 des Steuergalvanometers 24 auch Ströme zugeführt werden, die zeitlichen Ablei tungen höherer Ordnung des Verlaufes des Aus gangsstromes i., proportional sind und in der be schriebenen Weise mittels Kondensatoren, mit even tueller Verstärkung und Phasenumdrehung, gewon nen werden können. Für den erwähnten Zweck ge nügt es jedoch meistens, wie im beschriebenen Bei spiel, der Spule 23 des Steuergalvanometers 24 Ströme zuzuführen, die ausser der ersten auch noch der zweiten zeitlichen Ableitung des Verlaufes des Ausgangsstromes proportional sind.
Bei der dargestellten erfindungsgemässen Anord nung ist eine Kondensatorumladevorrichtung mit nur einem Kondensator vorgesehen worden, anstelle einer solchen mit zwei Kondensatoren, wie sie üblicher weise bei Fernmessgeräten verwendet wird. Die Ent ladung des Kondensators der beschriebenen Konden- satorumladevorrichtung mit nur einem Kondensator erfolgt jeweils während der Pause zwischen zwei Im pulsen.
Durch zweckmässige Wahl der Entladezeit- konstante kann eine weitgehende Verflachung dieser Impulse erreicht werden, wodurch ihre Auswertung wegen der viel geringeren Welligkeit des Entlade stromes begünstigt wird. Die Entladezeitkonstante, die durch den Kondensator 27 und den Widerstand 22 bestimmt ist, wird vorzugsweise so gross gewählt, dass am Ende der Dauer der kürzesten Pause zwi schen zwei Eingangsimpulsen, d. h. beim grössten Anzeigewert, der Entladestrom il des Kondensators 27 auf einen zwischen 0,5 bis 2 % seines Anfangs wertes liegenden Wert absinkt.
Bei einer so gewähl ten Entladungszeitkonstante wird die mit Rücksicht auf die Messgenauigkeit kleinstmögliche Welligkeit des Entladestromes der Kondensatorumladevorrich- tung erzielt.