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Fernmeßanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernmeßanlage mit
fremdgespeisten Gebern und einer selbsttätigen Ixompensationseinrichtung nach dem
Potentiometerprinzip. Eine Fernmeßanlage dieser Art erfordert zumindest ein bestimmtes
Verhältnis zwischen der Speisespannung der Geber einerseits und der Speisespannung
des Kompensators andererseits. Es ist naheliegend, Geber und Empfänger von am Empfängerort
aufgestellten Speisequellen zu versorgen. Da es sich aber um eine Fernmeßanlage
handelt, ist zu berücksichtigen, daß über die Zuleitung der Speisespannung unkontrollierbare
Fremdeinflüsse die Speisespannung desjenigen Teiles der Anlage beeinflussen, der
über die Leitung gespeist wird. Die Fehlermöglichkeiten einer Speiseleitung entfallen
zwar bei einer Anordnung, die für Geber und Empfänger getrennte und am Ort der Geber
und des Empfängers aufgestellte Speisequellen vorsieht. Diese müßten dann natürlich
stabilisierte Konstantspannungsquellen sein. Abgesehen von dem sehr großen Aufwand
für derartige Spannungsquellen müßten auch sie von Zeit zu Zeit miteinander verglichen
werden.
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Es sind Einrichtungen zur Fernübertragung von Meßwerten bekannt,
die nach dem sogenannten Strommesserprinzip arbeiten. Diese Verfahren gehen auf
den Kompensator nach L i n deck - Ro t h e zurück.
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Es wird dabei über eine Fernleitung derjenige Strom gemessen, der
notwendig ist, um die Wirkung eines Geberinstrumentes durch eine gleichartige Wirkung
eines von dem Strom betätigten Sompensationsinstrumentes aufzuheben. Die Fernanzeige
erfolgt dabei immer über eine stromführende Leitung. Dies ist ein grundsätzlicher
Unterschied gegenüber dem Potentiometerverfahren, das der Erfindung zugrunde liegt.
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Bei einer anderen bekanntgewordenen Einrichtung zur Fernmessung werden
die Gleichspannungswerte verschiedener Meßstellen in zeitlichen Abständen abgegriffen
und in den Gleichspannungswerten proportionale Jmpulsfrequenzen umgewandelt. Die
Impulsfrequenzen wiederum werden ebenfalls in zeitlicher Reihenfolge über eine Fernleitung
nach dem Empfänger übertragen. Eine der Impulsfrequenzen entspricht dem Gleichspannungswert
Null auf der Geberseite. Der Empfänger besteht aus einer Brückenschaltung, deren
einer Zweig dazu dient, die ankommenden Impulsfrequenzen wieder in proportionale
Gleichspannungswerte umzuwandeln. Dem Indikatorzweig der Brücke sind verschiedene
Anzeigeinstrumente angeschlossen, welche im gleichen Zyklus wie die entsprechenden
Geberinstrumente eingeschaltet werden. Diese Empfangseinrichtung arbeitet also als
verstimmte Brücke.
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Durch eine in den Briickenindikatorzweig einschaltbare Selbstabgleicheinrichtung
ist dafür gesorgt, daß der Indikatorzweig der Brücke stromlos wird, wenn
über die
Fernleitung die dem Meßwert Null entsprechende Impulsfrequenz übertragen wird. Diese
Schaltung schützt in ausreichendem Maße vor Fehlanzeigen, welche durch eventuell
während des Betriebes erfolgende Frequenzänderungen des geberseitigen Iaochfrequenzgenerators
hervorgerufen werden könnten. Sie schützt aber nicht vor Fehlanzeigen, die dadurch
entstehen können, daß sich während des Abtastzyklus die Speisespannung der Brücke
ändert. Bei dieser bekannten Einrichtung sind auch Änderungen der einzelnen Geberspannungen,
die nicht auf Änderungen der zugehörigen Meßgrößen beruhen, nicht berücksichtigt.
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Zum Unterschied gegenüber den bekannten Fernmeßeinrichtungen handelt
es sich bei der der Erfindung zugrunde liegenden Anlage um eine Einrichtung zur
direkten Übertragung von Meßwerten über eine mittlere Entfernung und um Meßwertgeber,
die eine Speisespannung benötigen. Dabei tritt das Problem auf, daß bei der Fernmessung
nach dem potentiometrischen Kompensationsverfahren die Speisespannung der Geber
und die Speisespannung der Kompensationseinrichtung des Empfängers dauernd in einem
festen Verhältnis zueinander stehen müssen.
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Dieses Problem wird bei einer Fernmeßanlage mit fremdgespeisten Gebern
und einem selbsttätigen, nach dem Potentiometerverfahren arbeitenden Kompensator
als Empfänger, bei der die Meßwerte direkt übertragen, d. h. nicht in Impulse umgeformt
werden, erfindungsgemäß gelöst durch einen selbsttätigen Vergleich der Geberspeisespannung
mit der Kompensatorspeisespannung mittels gegenseitiger Kompensation je einer am
Geberort von der Geberspeisespannung und am Empfängerort von der Kompensatorspeisespannung
abgeleiteten Hilfsspannung über eine im Zustand vollständiger Kompensation stromlose
Vergleichsleitung.
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Durch diese Anordnung wird ermöglicht, daß den an einem entfernten
Ort aufgestellten Gebern die Speisespannung wohl über eine Zuleitung zugeführt werden
kann. Die Kontrolle und der Vergleich ihrer Speisespannung mit derjenigen des Empfängers
geschieht aber durch die Kompensation einer am Geberort gebildeten Hilfsspannung
mit einer Hilfsspannung am Empfangsort. Weil eine derartige Kompensation über eine
praktisch stromlose Leitung erfolgt, sind die meisten der in einer Leitung auftretenden
Fehlerquellen wirkungslos gemacht.
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Die Hilfsspannungen können auf der Geberseite z. B. an einem an der
Speisespannung des Gebers liegenden Spannungsteiler abgegriffen werden. Für die
Empfängerseite kann der Spannungsabfall an einem in der Speiseleitung liegenden
Widerstand als Hilfsspannung benutzt werden. Der Vergleich der beiden Speisespannungen
bzw. die Kompensation der von ihnen abgeleiteten Hilfsspannungen wird zweckmäßigerweise
dadurch bewirkt, daß die Kompensationseinrichtung selbst umschaltbar gemacht wird.
Dazu kann durch ein Rontaktpaar am Eingang des Nullverstärkers des Kompensators
dieser Eingang in bestimmten Zeitabständen von Messen auf Vergleichen umgeschaltet
werden. Die Betätigung des Umschalters kann beispielsweise durch ein Uhrwerk erfolgen.
Es kann dazu aber auch ein eventuell vorhandener Antriebsmotor für den Papiervorschub
eines Schreibers benutzt werden.
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Der Abgleich der Kompensationsspannung kann über einen vom Nullmotor
des Kompensators verstellbaren Abgleichwiderstand in der Speiseleitung des Kompensators
geschehen. Dabei wird der Motor über den Nullverstärker von einem in der Vergleichsleitung
anfallenden Spannungsunterschied gesteuert. Damit die Geberseite, in der verschiedene
Geber angeschlossen sein können, mit einer zu vergleichenden Hilfsspannung auskommt,
können alle Geber parallel gespeist werden.
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Es kann auch besonders zweckmäßig sein, die Signalausgänge der Geber
parallel zu schalten. Die einzelnen Geber können z. B. aus Dehnungsmeßstreifen in
Brückenschaltung bestehen. Die Parallelschaltung der Geberausgänge ergibt eine fehlerfreie
Summation der einzelnen Geberspannungen, wenn die Innerviderstände der Geber einander
angeglichen sind.
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Zum Abgleich der Speisespannung der Geber kann in der Zuleitung zu
den einzelnen Gebern je ein Abgleichwiderstand eingefügt sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung
näher erläutert.
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Mit 1 ist in der Zeichnung ein Abzweigkasten auf der Geberseite bezeichnet.
Daran sind im Ausführungsbeispiel zwei Geber 2 und 3 angeschlossen, die aus je vier
Dehnungsmeßstreifen in Brückenschaltung bestehen. In den Speisediagonalen liegen
je ein Widerstand 4 und 5. Diese dienen zur genauen Einstellung der Speisespannung
für die Geber. Zwei Widerstände 6 und 7 in den Ausgangs diagonalen der Geber dienen
dem Angleich ihrer Innenwiderstände. Die Geber sind durch eine Versorgungsleitung
8, 9 mit einer Speisespannungsquelle 10 verbunden. Von dieser Versorgungsleitung
wird außerdem ein im Abzweigkasten 1 liegender Spannungsteiler 11 gespeist, an dessen
einen Widerstand 11 die Vergleichsleitung 12, 13 angeschlossen ist. Eine vom Abzweigkasten
1 abgehende Leitung 14, 15 führt die Signalspannung nach der Empfängerseite. Der
Empfänger besteht aus einem Nullverstärker 16, der einen Nulimotor 17 steuert.
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Dieser Nullmotor verstellt einmal ein Potentiometer 18 in einer Kompensatorbrücke
19. Der Motor 17 kann alter auch auf die Verstelleinrichtung eines Abgleich-
widerstandes
20 in der Speiseleitung der Kompensatorbrücke gekuppelt werden. Diese Umkupplung
geschieht gleichzeitig mit der Umschaltung eines Schalters 21 von den Kontakten
22, 23 in der Signalleitung auf die Kontalçte 24, 25 in der Vergleichsleitung. Die
zweite Ader der Vergleichsleitung kann außerdem durch einen Schalter 26, der mit
dem Schalter 21 gekuppelt ist, aufgetrennt werden. Die Hilfsspannung auf der Geberseite
wird an einem Widerstand27 in der Speiseleitung des Kompensators abgenommen. Die
Speisung der Kompensatorbrücke geschieht von einer Spannungsquelle 28 aus. In der
gezeichneten Stellung des Schalters 21 wird der Nullmotor von einem eventuellen
Spannungsunterschied in der Signalleitunggespeist. Dabei wird durch den Motor das
Potentiometer 18 so lange verstellt, bis der Strom in der Signalleitung Null geworden
ist. Dann ist die Geberspannung durch die Kompensatorspannung kompensiert. Die Stellung
des Abgriffes des Potentiometers 18 liefert ein Maß für die Geberspannung. In bestimmten
Zeitabständen wird der Schalter 21 umgeschaltet. Gleichzeitig wird der Schalter
26 geschlossen und die Welle des Nullmotors 17 auf den verstellbaren Abgriff des
Abgleichpotentiometers 20 gekuppelt. In dieser Schaltung wird der Nullmotor über
den Verstärker 16 von einem Spannungsunterschied zwischen den beiden mit der Vergleichsleitung
gegeneinander geschalteten und von den Speisespannungen abgeleiteten Hilfsspannungen
gesteuert. Der Motor dreht sich in einer solchen Richtung, daß das Abgleichpotentiometer
20 so lange verstellt wird, bis die Spannungen an den Widerständen 27 und 11 a einander
gleichen. Dann ist die Leitung 12, 13 stromlos und damit ein bestimmtes Verhältnis
zwischen der Speisespannung der Geber und der Speisespannung der Kompensatorbrüde
hergestellt.
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P.\TENTANSPROCHE 1. Fernmeßanlage mit fremdgespeisten Gebern und
einem selbsttätigen, nach dem Potentiometerverfahren arbeitenden Kompensator als
Empfänger, bei der die Meßwerte direkt übertragen, d. h. nicht in Impulse umgeformt
werden, gekennzeichnet durch einen selbsttätigen Vergleich der Geberspeisespannung
mit der Kompensatorspeisespannung mittels gegenseitiger Kompensation je eillei am
Geberort von der Geberspeisespannung und am Empfängerort von der Kompensatorspeisespannung
abgeleiteten Hilfsspannung über eine im Zustand vollständiger Kompensation stromlose
Vergleichsleitung.