-
Einrichtung zum Summieren . von über mehrere Leitungen eintreffenden
Impulsen Es besteht häufig das Bedürfnis, Impulse, die an einer zentralen Stelle
über mehrere Leitungen eintreffen, dort zu summieren, um z. B. die Summe der von
mehreren Meßwerken gemessenen und durch Meßwertumformer in entsprechende Impulszahlen
umgewandelten Meßwerten zu bilden. Die zu summierenden Meßwerte werden dabei meist
aufgelaufene Mengen, z. B. die an verschiedenen Stellen einem Netz entnommene elektrische
Arbeit, repräsentieren, doch sind auch gänzlich anders gelagerte Fälle denkbar,
wo die Summe von Impulsen gebildet werden muß, die von verschiedenen Impulssendern
her eintreffen.
-
Wenn an der Stelle, wo die Impulssummierung stattfinden soll, jeder
Impulsleitung ein Schrittschaftwerk zugeordnet ist, das durch die Impulse dieser
Leitung fortgeschaltet wird, so bietet sich als Mittel, die Bewegungen aller Schrittschaltwerke
summierend auf ein gemeinsames Zählwerk zu übertragen, das Differentialgetriebe
an, welches die Eigenschaft hat, daß der Winkelweg seiner Planetenradwelle gleich
der halben Summe der Winkelwege seiner beiden Sonnenräder ist.
-
Impulssummiereinrichtungen, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind
ebenso bekannt wie Geräte, welche mittels eines Differentialgetriebes die Summe
der von zwei rotierenden Meßwerken, z. B. Elektrizitätszählern, zurückgelegten Winkelwege
unmittelbar auf ein Anzeigewerk übertragen. Durch Vermehrung der Differentialgetriebe
läßt sich naturgemäß die Zahl der Summanden beliebig steigern. Den bekannten Einrichtungen
dieser Art ist gemeinsam, daß das Drehmoment, mit welchem das Summenzählwerk über
das Differentialgetriebe verstellt wird, von den Schrittschaltwerken, die von den
Impulsen weitergeschaltet werden bzw. von den Meßwerken, deren Meßwerte unmittelbar
summiert werden, aufgebracht werden muß. Das ist, insbesondere bei der Summierung
von Impulsen, ein schwerwiegender Nachteil, weil dann ja schließlich die Impulse
selbst die Energie enthalten müssen, die zum Verstellen des Zählwerks einschließlich
der vorgeschalteten Getriebeteile nötig ist.
-
Man kann diesen Nachteil vermeiden, indem man ein Prinzip verwendet,
das für die Mittelwertsbildung des Ganges zweier Zeituhrwerke zur Erhöhung der Genauigkeit
der Zeitanzeige bekanntgeworden ist. Hier wird das Drehmoment, das zum Antrieb des
Zeigerwerks und zum Antrieb der beiden Uhrwerke nötig ist, unmittelbar der Zeigerwelle
zugeführt, die zugleich die Planetenradwelle des Differentialgetriebes bildet. Das
Antriebsdrehmoment für die Uhrwerke wird diesen also über das Differentialgetriebe
zugeführt, so daß diese selbst keine Arbeit abzugeben haben. Man kann nun nach diesem
Prinzip auch elektrische Impulse summieren, wenn man die Unruhen der Uhrwerke durch
elektromagnetische Einrichtungen ersetzt, welche die Anker der Echappements der
Uhrwerke nach Maßgabe der Impulse hin- und herschwenkt. Dazu brauchen die Impulse
nur einen äußerst geringen Energieinhalt zu haben. Auch in diesem Falle läßt sich
durch Vermehrung der Differentialgetriebe die Zahl der Echappements, deren jedes
einer anderen Impulsleitung zugeordnet werden kann, beliebig vergrößern. Da jedes
Sonnenrad eines Differentialgetriebes das der Planetenradwelle zugeführte Drehmoment
je zur Hälfte weitergibt, findet dabei bei Hintereinanderschaltung mehrerer Differentialgetriebe
eine Verästelung des Antriebs derart statt, daß auf jedes Echappement das gleiche
Drehmoment einwirkt.
-
Die Erfindung geht nun davon aus, daß es in vielen Fällen wünschenswert
sein kann, alle Impulse, die über eine ganz bestimmte Leitung eintreffen, im Gegensatz
zu den Impulsen, die über andere Leitungen eintreffen, bei der Summierung nicht
als positive, sondern als negative Summanden zu zählen. Diese Aufgabe tritt z. B.
in elektrischen Energieversorgungsanlagen auf, wenn ein bestimmter Netzteil über
eine oder mehrere Leitungen dauernd nur Leistung bezieht, über andere Leitungen
jedoch dauernd nur Leistung abgibt.
-
Diese Aufgabe ist bei den bekannten Impulssummiereinrichtungen, bei
denen die Impulse selbst die
Antriebskraft für die Fortschalteinrichtungen,
die Differentialgetriebe und das Anzeige- bzw. Zählwerk liefern, ohne Schwierigkeiten
zu lösen; man braucht dazu nur diejenigen Fortschalteinrichtungen, auf die die negativ
zu wertenden Impulse einwirken, mit entgegengesetztem Drehsinn auf die summierenden
Differentialgetriebe einwirken zu lassen wie die anderen. Die Erfindung will jedoch
die genannte Aufgabe unter der Vorausbedingung lösen, daß die summierenden Differentialgetriebe
dazu benutzt werden, den nach Art von Echappements ausgebildeten und durch die einzelnen
Impulse ausgelösten Fortschalteinrichtungen von einem gleichzeitig das Zähl- oder
Registrierwerk steuernden Antriebsorgan aus durch Verästelung die nötigen Antriebsdrehmomente
zuzuführen.
-
Hierbei ist es nicht mehr möglich, einzelne Fortschalteinrichtungen
in positivem, andere dagegen in negativem Zählsinn fortzuschalten. Denn da die Drehmomente
der beiden Sonnenräder eines Differentialgetriebes einander nach Größe und Richtung
stets gleich sind, ist der Antrieb zweier mit je einem Sonnenrad gekuppelter Einrichtungen
von der Planetenradwelle aus nur so möglich, daß sich beide Sonnenräder in derselben
Richtung drehen. Eine Differenzbildung durch entgegengesetzte Drehrichtungen ist
hingegen nicht möglich.
-
Gemäß der Erfindung ist das Zähl- oder Registrierwerk mit der Planetenradwelle
eines weiteren Differentialgetriebes gekuppelt, dessen erstes Sonnenrad mit der
sich entsprechend der Summe der Impulse sämtlicher Leitungen weiterdrehenden Welle
des Antriebsorgans direkt gekuppelt ist, während sein zweites Sonnenrad mit der
Fortschalteinrichtung mindestens einer der Leitungen in Parallelschaltung zu dem
entsprechenden Sonnenrad des diese Fortschalteinrichtung antreibenden Differentialgetriebes
über ein übersetzungsgetriebe derart verbunden ist, daß es bei einer Drehung dieser
Fortschalteinrichtung um den doppelten Winkel und in entgegengesetztem Drehsinn
gedreht wird wie das erste Sonnenrad.
-
Durch die Erfindung wird erreicht, daß man bei der negativen Zählung
der von einer oder mehreren Leitungen stammenden Impulse nicht auf die Vorteile,
die der Antrieb der Fortschalteinrichtungen über Differentialgetriebe mit sich bringt,
zu verzichten braucht.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sechs von verschiedenen Meßstellen
her kommende Impulsleitungen angenommen. An jede Impulsleitung ist ein Empfangsrelais
1 bis 6 angeschlossen, dessen Anker 7 bei einem über die zugehörige Leitung eintreffenden
Impuls angezogen wird. Jeder Anker 7 arbeitet mit Anschlägen 8 eines nach Art eines
Echappements ausgebildeten Auslösewerkes 9 zusammen, das sich bei jedesmaligem Anziehen
des Ankers 7 um einen bestimmten Winkel weiterdreht und dadurch die ankommenden
Impulse auf das zugehörige Wertanzeigezählwerk der Gruppe 10 bis 15 überträgt. Diese
Zählwerke brauchen jedoch nicht vorhanden zu sein.
-
Der Antrieb der sechs Auslösewerke 1.0 bis 15 erfolgt von einer durch
ein Federwerk 16 gebildeten Kraftquelle aus. Eine Wandermutter 17 sorgt in bekannter
Weise dafür, daß das Federwerk 16 immer wieder von einem Motor 18 aufgezogen wird.
Das Federwerk 16 treibt die Planetenradwelle 19 eines Differentialgetriebes an,
dessen Planetenrad mit 20 und dessen Sonnenräder mit 21 und 22 bezeichnet sind.
Von diesen Differentialgetrieben 20 bis 22 verästelt sich der weitere Antrieb vom
Federwerk 16 her; und zwar treibt ein mit dem Sonnenrad 21 fest verbundenes Zahnrad
24 die Planetenradwelle 25 eines Differentialgetriebes 26 bis 28 an, in dem 26 das
Planetenrad und 27, 28 die Sonnenräder sind, während das Sonnenrad 22 über ein Zahnrad
29 mit der Welle 30 des Planetenrades 31 eines Differentialgetriebes mit den Sonnenrädern
32, 33 in Verbindung steht. Im Differentialgetriebe 26 bis 28 verästelt sich der
Antrieb vom Federwerk 16 her über das Sonnenrad 27 und ein Getriebe 34 auf die Planetenradwelle
35 eines Differentialgetriebes 36 bis 38 und über das Sonnenrad 28 und ein Getriebe
39 auf die Planetenradwelle 40 eines Differentialgetriebes 41 bis 43. In den Differentialgetrieben
35 bis 38 und 40 bis 43 findet je eine weitere Verästelung statt, indem ein mit
dem Sonnenrad 37 fest verbundenes Rad 44 in das Getriebe zwischen das Auslösewerk
9 des Empfangsrelais 1 und dessen Wertanzeigezählwerk 10, ein mit dem Sonnenrad
38 fest verbundenes Rad 45 in das Getriebe zwischen das Auslösewerk 9 des Empfangsrelais
2 und dessen Wertanzeigezählwerk 11, ein mit dem Sonnenrad 42 fest verbundenes Rad
46 in das Getriebe zwischen das Auslösewerk 9 des Empfangsrelais 3 und dessen Wertanzeigezählwerk
12 und ein mit dem Sonnenrad 43 fest verbundenes Rad 47 in das Getriebe zwischen
das Auslösewerk 9 des Empfangsrelais 4 und dessen Wertanzeigezählwerk 13 geschaltet
ist.
-
Der im Differentialgetriebe 19 bis 22 abgezweigte Ast im Zuge des
Antriebes vom Federwerk 16 her verästelt sich im Differentialgetriebe 30 bis 33
über ein mit dessen Sonnenrad 32 fest verbundenes Rad 48 auf das Auslösewerk 9 des
Empfangsrelais 5 und damit auch auf dessen Wertanzeigezählwerk 14 sowie über ein
mit dem Sonnenrad 33 fest verbundenes Rad 49 auf das Auslösewerk 9 des Empfangsrelais
6 und damit auch auf dessen Wertanzeigezählwerk 15.
-
Zwischen die Planetenradwelle 19 und das Rad 49, das auf das Auslösewerk
9 und das Zählwerk 15 des Empfangsrelais 6 wirkt, ist nun noch ein weiteres Differentialgetriebe
59 bis 62 geschaltet, dessen eines Sonnenrad 61 über ein Zwischenrad 63 mit der
Planetenradwelle 19 und dessen anderes Sonnenrad 62 über ein Zwischenrad 64 mit
dem Rad 49 in Verbindung steht, wobei. zwischen dem Sonnenrad 62 und dem Rad 64
eine Untersetzung im Verhältnis 2: 1. vorhanden ist. Die Planetenradwelle 59 dieses
Differentialgetriebes 59 bis 62 steht schließlich über eine Leerlaufkupplung 65,
66, 67, 69 mit der Antriebswelle 68 des Summenzählwerkes 23 in Verbindung.
-
Durch die beschriebene Verästelung verteilt sich das vorn Federwerk
16 erzeugte Drehmoment gleichmäßig auf die Auslösewerke 9 der Empfangsrelais 1 bis
6. Solange kein Impuls auf eines dieser Empfangsrelais übertragen wird, ist die
Kraft des Federwerkes in allen Auslösewerken 9 der Empfangsrelais gesperrt.
-
Empfängt eines der Relais einen Stromimpuls, so zieht es vorübergehend
seinen Anker 7 an, und dieser gibt für eine Umdrehung das betreffende Auslösewerk
9 frei. Hierbei ist das Auslösewerk nach bekannter Art so zu denken, daß beim Anziehen
des Ankers durch Abgleiten desselben von einem Anschlag 8 und Auftreffen auf den
zweiten Anschlag B das Auslösewerk zunächst nur eine Teildrehung und erst beim Abfallen
des Ankers vom zweiten Anschlag 8 den Restteil der Umdrehung ausführt, wodurch erreicht
wird, daß erst nach Ablauf des Sendeimpulses dieser
gezählt wird
und bei versehentlich dauernder Kontaktgabe keine Zählung erfolgt.
-
Es sei z. B. ein Impuls an dem Empfangsrelais 2 aufgetreten. Wird
hier also das Auslösewerk 9 für eine Umdrehung frei, so kann das Federwerk 16 über
die Planetenradwelle 19, das Planetenrad 20, Sonnenrad 21, die Planetenradwelle
25, das Planetenrad 26, Sonnenrad 27, die Planetenradwelle 35, das Planetenrad 36,
das Sonnenrad 38 und das Rad 45 das Auslösewerk 9 von Relais 2 drehen und damit
den dort angekommenen Impuls auf dem Wertanzeigezählwerk 1.1 registrieren. Alle
anderen Verästelungen der Kraftübertragung vom Federwerk 16 her bleiben gesperrt,
angefangen vom Sonnenrad 22 über das Differentialgetriebe 30 bis 33 einerseits und
die Differentialgetriebe 40 bis 43 und das Sonnenrad 37 des Differentialgetriebes
35 bis 38 andererseits.
-
Die auftretende Drehbewegung der Welle 19 wird über das Zwischenrad
63 auf das Sonnenrad 61 des Differentialgetriebes 60 bis 62 übertragen. Da dessen
rechtes Sonnenrad 62 jedoch gesperrt ist, überträgt sich die Drehung des Sonnenrades
61 auf die Planetenradwelle 59 und damit auf das Summenzählwerk 23. Das Summenzählwerk
zählt auf diese Weise den bei dem Relais 2 eingetroffenen Impuls.
-
Die beschriebene Wirkung tritt sinngemäß genauso auf, wenn irgendein
anderes der Empfangsrelais 1 bis 5 einen Impuls empfängt. Lediglich beim Ansprechen
des Empfangsrelais 6 zeigt sich eine noch zu beschreibende Zusatzwirkung. Es sei
jedoch zunächst noch darauf hingewiesen, daß die den verschiedenen Empfangsrelais
1 bis 6 zugehenden Impulse keiner besonderen zeitlichen Ordnung zu unterliegen brauchen.
Insbesondere stört es die Summierung der Impulse nicht, wenn zwei oder sogar alle
Empfangsrelais 1 bis 6 gleichzeitig Impulse empfangen.
-
Langt nun ein Impuls bei dem Empfangsrelais 6 ein, so wird die durch
ihn ausgelöste Winkelbewegung des zugehörigen Auslösewerkes auf zwei verschiedenen
Wegen auf das Summenzählwerk übertragen. Der eine Weg führt über das Differentialgetriebe
31 bis 33, das im Zuge der Kraftübertragung von dem Federwerk 16 her allen Auslösewerken
9 gemeinsam vorgeschaltete Differentialgetriebe 20 bis 22 das Sonnenrad 61 und die
Planetenradwelle 59 des Differentialgetriebes 60 bis 62. Auf diesem Wege wirkt sich
ein Ansprechen des Relais 6 auf die Verstellung des Summenzählwerkes 23 genauso
aus wie ein Ansprechen irgendeines der anderen Relais 1 bis 5.
-
Zusätzlich zu der beschriebenen Drehung des Sonnenrades 61 wird nun
aber bei einer Auslösung des dem Relais 6 zugeordneten Auslösewerkes 9 auch das
Sonnenrad 62 über das Zwischenrad 64 gedreht. Diese Drehbewegung des Sonnenrades
62 erfolgt jedoch gegenläufig zu der des Sonnenrades 61 und mit doppelter Geschwindigkeit
wie jene. Auf die Drehung der Planetenradwelle 59 wirkt sich also der bei dem Relais
6 einlangende Impuls über das Sonnenrad 61 einmal in positivem, zugleich aber über
das Sonnenrad 62 mit dem doppelten Wert im negativen Sinne aus, so daß dieser Impuls
schließlich von dem Summenzählwerk 23 negativ gezählt, d. h. von dem bereits aufgelaufenen
Summenwert subtrahiert wird.
-
Ist die Anzahl eintreffender Impulse verschiedener Zählrichtung pro
Zeiteinheit angenähert gleich, so kompensieren sie sich mindestens teilweise gegenseitig.
Es ist aber mit gewissen Unregelmäßigkeiten in dieser Beziehung zu rechnen, und
es können kurzzeitig Impulse der negativen Zählrichtung überwiegen und bestrebt
sein, das Summenzählwerk 23 in der umgekehrten Drehrichtung anzutreiben. Um dies
zu verhüten, ist die schon erwähnte Leerlaufkupplung 65 bis 67, 69 vorgesehen. Diese
Kupplung, die von bekannter Art ist, hat in ihrem Teil 66 zwei nebeneinanderliegende
Scheiben, von denen die eine mit einem kreisbogenförmigen Schlitz und die andere
mit einem in diesem Schlitz beweglichen Mitnehmerstift 69 versehen ist. Der Weg
des Mitnehmerstiftes 69 entspricht dem Winkel, innerhalb dem eine Drehung der Planetenradwelle
59 ohne Übertragung auf das Summenzählwerk 23 erfolgen kann. Durch entsprechende
Einstellung der beiden Scheiben zueinander kann der Leerlaufwinkel größer oder kleiner
gewählt werden. Treffen die Impulse positiver und negativer Zählrichtung kurz hintereinander
ein, so heben sie sich innerhalb des durch die Schlitzeinstellung gegebenen Speichervermögens
auf. Um zu verhindern, daß bei erschöpfter Speicherung in der negativen Zählrichtung
das Zählwerk 23 in der umgekehrten Drehrichtung angetrieben wird, ist den Scheiben
66 ein überholungsgetriebe mit Klinke 67 angebaut. Ist das Speichervermögen erschöpft,
so gleitet die Klinke 67 über die Zähne des Sperrades, mit dem sie zusammen arbeitet,
hinweg, ohne daß dadurch das Summenzählwerk 23 beeinlußt wird.
-
Es könnte auch die Differenz aus mehr als einer Meßstelle im Gerät
gebildet werden, wozu nur weitere Differentialgetriebe mit entsprechender Unter-Setzung
zu dem oder den betreffenden Auslöse- und Zählwerken der zugehörigen Empfangsrelais
erforderlich wären.
-
Als den Summendifferenzwert weiter auswertender Mechanismus ist bei
dem Ausführungsbeispiel eine diesen Wert weitergehende Sendeeinrichtung vorgesehen.
Diese an und für sich bekannte Einrichtung besitzt ein Differentialgetriebe 70 bis
72, ein Kippgewicht 73, das auf einen Sendekontakt 74 wirkt, einen Hilfsmotor 75,
der das Kippgewicht 73 treibt, eine Bremsscheibe 76 aufweist und mit dem einen Sonnenrad
72 des Differentialgetriebes in Verbindung steht, sowie eine Brems- und Auslöseeinrichtung,
die mit einem Hebel 77 auf die Bremsscheibe 76 wirkt und einen vom Motor 75 mittels
eines Exzenters 78 gesteuerten Klinkhebel 79 sowie einen Auslösestift 80 aufweist.
Der Auslösestift 80 sitzt auf einer Speichenscheibe 81, die von der Welle des Planetenrades
71 des Differentialgetriebes angetrieben ist. Das zweite Sonnenrad 70 dieses Getriebes
steht mit der Welle 68 des Summenzählwerkes 23 in Verbindung.
-
Wird kein Impuls auf die Sendeeinrichtung übertragen, dann befinden
sich die Teile derselben in der gezeigten Lage, d. h., der Sendekontakt 74 ist offen,
und der Hilfsmotor 75 ist durch den Hebel 77 gebremst.
-
Verdreht sich die Welle 68 um eine Zähleinheit, so wird über das Sonnenrad
70 und das Planetenrad 71 die Speicherscheibe 81 im Uhrzeigersinn gedreht, und der
Auslösestift 80 entklinkt den Hebel 77 vom Hebel 78, so daß durch Freigabe der Bremsscheibe
76 der stets unter Netzspannung stehende Hilfsmotor 75 in Betrieb kommt und das
Sonnenrad 72 entgegengesetzt zum Sonnenrad 70 dreht. Dadurch dreht sich nun die
Speicherscheibe 81 ebenfalls im entgegengesetzten Sinn, so daß der Stift 80 vom
Klinkhebel 79 wegbewegt wird. Während des Drehens des Motors 75 überkippt das Gewicht
73 und schließt vorübergehend den
Sendekontakt 74, dadurch den Sendeimpuls
erzeugend. Durch den gleichzeitig vom Motor 75 angetriebenen Exzenter 78 erhält
der Klinkhebel 79 annähernd zu sich selbst parallel bleibend eine Auf- und Abbewegung,
wobei er sich wieder mit dem' Hebel 77 verklinkt und den Motor 75 zum Stillstand
abbremst. Die Abgabe eines Sendeimpulses, wie beschrieben, erfordert naturgemäß
etwas Zeit. Treffen während dieser weitere Zähleinheiten vom Zählwerk 23 her ein,
so werden diese durch die Scheibe 81 aufgespeichert, indem sich diese um einen entsprechenden
Betrag im Uhrzeigersinn verstellt. Sind mehrere Zähleinheiten in dieser Weise aufgespeichert,
so läuft bei Freigabe der Hilfsmotor 75 so lange, bis die diesen Zähleinheiten entsprechende
Anzahl Sendeimpulse abgegeben worden sind.