DE1227806B - Impulsfrequenzwandler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GO6m

G08c

Deutsche IQ.: 74b-9

1227 806
S81813IXd/74b
29. September 1962
27. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung der Frequenz elektrischer Impulse. Eine Anwendung kommt überall dort in Betracht, wo eine Impulsfrequenz erhöht oder erniedrigt werden soll. Dies kann beispielsweise bei elektrischen Fernzählanlagen der Fall sein, wenn eine hohe ankommende Impulsfrequenz von träge arbeitenden Empfangsgeräten verarbeitet werden soll. Dieses Problem besteht insbesondere auch dann, wenn alte, mit geringer Frequenz arbeitende Anlagen mit neuen, mit höherer Frequenz arbeitenden Anlagen zusammengeschaltet werden sollen. Auch wird bei elektrischen Fernzähleinrichtungen ein Impulswandler dann gebraucht, wenn die sogenannten Impulswerte (Energiequantum pro Impuls) auf runde Werte gebracht werden sollen, wenn also beispielsweise ein Impulswert von 0,833 kWh pro Impuls auf den Wert von 1,00 kWh pro Impuls gebracht werden soll.

Ein Impulswandler der beschriebenen Art ist von ' Summenfernzählwerken her bekannt. Bei diesem wird von der Summenwelle aus ein Kontaktgabewerk angetrieben. Der Kontaktgeber ist eine Wischkontaktröhre, d. h. eine mit Quecksilber gefüllte Röhre, bei der während einer Schwenkung Quecksilber fließt, wobei über das Quecksilber kurzzeitig ein Kontakt (Wischkontakt) hergestellt wird. Die Schwenkung der Wischkontaktröhre wird durch einen Verstärkermotor bewirkt. Der Verstärkermotor läuft intermittierend, die Drehung wird nur für jeweils eine Um* drehung seiner Vorgelegewelle freigegeben und dann wieder angehalten, bis infolge der Drehung der Summenwelle die Motordrehung erneut freigegeben wird.

■ Dieser bekannte Impulswandler besitzt mehrere Nachteile. Funktionsmäßig besteht der Nachteil, daß nur eine niedrige Impulsfrequenz abgegeben werden kann. Dies rührt einmal daher, daß die Wischkontaktröhre nicht sehr schnell geschwenkt werden kann. Zum anderen kann auch der Bewegungsmechanismus für die Röhre eine relativ niedrige Frequenz " nicht- übersteigen, da der Verstärkermotor bei jedem Schaltvorgang in Gang gesetzt und wieder angehalten werden muß, wobei die Trägheit der bewegten Teile, insbesondere des Motorankers, zu überwinden ist. Weiter besteht der Nachteil, daß sich die Vorrichtung infolge des dauernden Anhaltens und Wieder-in-Gangsetzens abnutzt und dadurch ihre Lebensdauer begrenzt ist.

. Ferner sind Einrichtungen für Fernzähl- und Fernmeßzwecke bekannt, bei denen von einem dauernd laufenden Hilfsmotor über eine Kupplung eine Welle angetrieben wird, auf die einedurch die ankommenden Impulse gesteuerte Hemmeinrichtung einwirkt.

Impulsfrequenzwandler

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Wilhelm BiIz, Schwaig bei Nürnberg

" Als Kupplungen werden hierbei rein mechanische ao Kupplungen verwendet. Eine Umwandlung der Impulsfrequenz ist- hierbei weder beabsichtigt noch möglieh, .

Ferner ist eine Vorrichtung zur Erzielung eines unveränderlichen Gegendrehmomentes an einer Apparatur bekanntgeworden, bei der eine Hysteresekupplung von einem Hilfsmotor angetrieben wird. Bei einem besonderen Anwendungsfall ist ein Teil dieser Hysteresekupplung über Zahnräder mit dem Mitnehmer eines Maximumzählers verbunden, während der andere Teil der Hysteresekupplung, mit Hilfe des Hilfsmotors entgegengesetzt, angetrieben wird. Mit dieser bekannten Anordnung soll die Rückstellfeder des Mitnehmers eines Maximumzählers ersetzt werden.

. Der Impulsfrequenzwandler nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden an sich bekannten Merkmale: .·.-..-.■■

a) eine von einem dauernd laufenden Hilfsmotor über eine Hysteresekupplung angetriebene Welle,

b) einen von der Welle über ein Wechselgetriebe angetriebenen Sendeimpulsgeber,

c) eine durch die ankommenden Impulse gesteuerte, auf die Antriebsverbindung zwischen Kupplung und Welle einwirkende Hemmeinrichtung und ... .

d) eine als Ankergang ausgebildete Hemmeinrichtung, deren Anker von einem .durch die Sendeimpulse betätigten Auslöser bewegbar ist.

Ein solcher Impulsfrequenzwandler vermeidet die Nachteile; der bekannten Vorrichtungen, dieser Art^

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ist einfach im Aufbau und auch für höhere Frequenzen geeignet. '■ " ^;

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Impulswandlers und '' ' . --- *

Fig. 2 ein fweitel^Ausfuhrungsbeispiel. einest Impulswandlers. ...,a\.-...... . - , ■

Von einem Verstärkermotor 1 werden über eine Hysteresekupplung 2'ein Zählwerk 3 und ein Impulsgeber 4 angetrieben. Auf die Abtriebswelle 24 der Kupplung 2 wirkt eine Hemmeinrichtung 5 ein. Die Hemmeinrichtung 5 gibt den Antrieb des Zählwerkes und des Impulsgebers 4 nur schrittweise frei.

Der Verstärkermotor 1 ist zweckmäßigerweise als ¹S Synchronmotor ausgebildet. Er treibt über eine Welle 11 den Kupplungsteil 21 an. Der Kupplungsteil 21 ist ein Permanentmagnet und besitzt ein verhältnismäßig großes Trägheitsmoment, das jedoch nicht schädlich ist, da der Motor 1 und damit auch der Kupplungsteil 21 dauernd umläuft. Der Kupplungsteil 21 ist von einem napfförmigen zweiten Kupplungsteil·^ umgehefc^Der Kupplungsteil 22 besteht vorteilhaft aus Aluminium oder Kunststoff, lediglich an seiner zylindrischen Innenwand befindet sich ein Hysteresebeläg 23 in Form eines Stahlbandes.

Auf der Abtriebswelle 24 der Hysteresekupplung 2 sitzt ein Ankerrad 51. Mit dem Ankerrad 51 wirkt ein Anker 52 zusammen, der durch einen Empfangsauslöser 53 bewegt ^;wlfd.·' Der Empfangsauslöser 53 ist vorteilhafterweise als gepoltes Relais mit zwei Ruhelagen ausgebildet. Dadurch wird verhindert, daß bei Ankommen mehrerer Impulse mit gleicher Stromrichtung nur eine Schaltung erfolgt, während die ' nachfolgenden '-Impulse (Störimpulse) keine Schaltung bewirken.

Das^? Zählwerk 4 wird über Zahnräder 31 und' 32 angetrieben. Die Zahnräder 31 und 32 sind Wechselräder. Dadurch kann erreicht werden, daß beim Ankommen eines Inipulses das Zahlwerk um einen dem impulswert entsprechenden Weg weitergedreht wird.

Der Impulsgeber 4-wird über ein zweistufiges Getriebe 41 angetrieben. Die Getriebezahnräder sind als Wechselräder ausgebildet, so daß eine feine Abstufung des Übersetzungsverhältnisses von der Welle 24 zum Impulsgeber, 4 möglich ist. Der Impulsgeber 4 weist ein Flügelrad 42 auf, das zwischen Hochfrequenzspulen 43 rotiert. Die Hochfrequenzspulen 43 arbeiten mit einer nicht dargestellten Schaltung zusammen, durch die Impulse dann abgegeben werden, wenn sich keine Abschirmung.zwischen den beiden Spulen befindet. Selbstverständlich kann der Impulsgeber 4 auch anders ausgebildet sein. Er könnte z. B. mit Fotozellen arbeiten, wobei die Durchlöcherungen einer Platte abgetastet werden, an Stelle von Hochfrequenzspulen 43 könnten Kondensatoren vorgesehen sein. Schließlich könnte auch eine mechanische Abtastung, durch die' Kontaktbetätigungungen ausgelöst werden, als Impulsgeber dienen.

Der Impulsgeber arbeitet wie folgt: Der Synchronmotor 1 rotiert dauernd. Hierdurch wird auf die Abtriebsseite der Hysteresekupplung 2 ein Drehmoment übertragen,., das die Abtriebswelle 24 zu drehen versucht. Die Drehung der Welle 24 wird durch den Empfangsauslöser 53 über den Ankergang 51, 52 schrittweise freigegeben. Bei Verwendung eines gepolten Auslösers mit zwei Ruhelagen wird bei jedem .ankommenden Impuls eine.Drehung".der Welle 24 freigegeben, die einer halben Teilung des Ankerrades 51 entspricht. Entsprechend den Drehschritten wird das Zählwerk 3 weitergedreht. Ebenso wird entsprechend den Drehschritten der "Impulsgeber 4 weiterbewegt, wobei über das Wechselrädergetriebe 41 das Verhältnis zwischen ankommender und abgehender Impulsfrequenz in feiner Abstufung eingestellt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 wird ebenfalls von einem Hilfsmotor 1 über eine Hysteresekupplung 2 ein Impulsgeber angetrieben, der hier mit 6 bezeichnet ist. Der Antrieb des Impulsgebers 6 wird analog dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 nur schrittweise freigegeben. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird jedoch die angetriebene Seite 21 der Hysteresekupplung 2 über ein Untersetzungsgetriebe mit den Zahnrädern 12 und 13 angetrieben. Die Abtriebswelle 24 der Hysteresekupplung 2 treibt über eine weitere Untersetzungsstufe mit Zahnrädern 25 und 26 eine Welle 27 an. Von der Welle 27 wird über Zahnräder 28 und 29 eine Welle 54 angetrieben, auf der das Ankerrad 51 befestigt ist. Analog dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird der Anker52 durch einen Empfangsauslöser 53 bewegt. Der Empfangsauslöser 53 kann auch hier gepolt und mit zwei Ruhelagen ausgebildet sein.

Der Impulsgeber 6 wird ebenfalls von der Welle 27 angetrieben. Zu diesem Zweck sitzt am linken Ende der Welle 27 eine Kurbel 61, die mit einer Schubstange 62 gekuppelt ist. Das andere Ende der Schubstange 62 ist mit dem Träger 63 einer Wischkontaktröhre 64 gelenkig verbunden. Der Träger 63 ist schwenkbar gelagert, so daß durch Bewegung der Schubstange 62 die Wischkontaktröhre 64 in eine hin- und herschwingende Bewegung versetzt wird.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Der Synchronmotor 1 läuft dauernd um und treibt über die Zahnräder 12 und 13 den Kupplungsteil 21 an. Dieser übt ein Mitnahmemoment auf den Kupplungsteil 22 und damit die Welle 24 aus. Dieses Mitnahmemoment wird über die Zahnräder 25 und 26 auf die" Welle 27 übertragen. Wenn die Hemmeinrichtung 5 einen Drehschritt freigibt, dreht sich also die Welle 27 und damit die Kurbel 61. Hierdurch wird durch Übertragung mittels der Schubstange 62 die Wischkontaktröhre 64 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt. Bei jeder Kippbewegung der Wischkontaktröhre wird kurzzeitig ein Kontakt (Wischkontakt) geschlossen. Die Hemmeinrichtung 5 arbeitet ebenso, wie dies im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 beschrieben wurde.

Der Impulswandler nach F i g. 2 ist insbesondere für die Anpassung von Sendeeinrichtungen mit hoher Impulsfrequenz an Empfangsgeräte mit niedriger Impulsfrequenz bestimmt. Die bisher verwendeten Geräte arbeiten nämlich mit einer Sendeeinrichtung zusammen, bei der die einzelnen Impulse mit Hilfe einer Wischkontaktröhre erzeugt werden. Da eine Wischkkontaktröhre nur mit einer relativ geringen Bewegungsgeschwindigkeit hin- und herbewegt werden kann, sind im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 vor und nach der Hysteresekupplung Untersetzungsstufen vorgesehen. Auch diese Untersetzungsstufen, vor allem die der Hysteresekupplung nachgeschalteten Untersetzungsstufen, sind als Wechselrädergetriebe ausgebildet, so daß der Im-

pulswandler gut an die jeweiligen Verhältnisse angepaßt werden kann. Hierbei ist es insbesondere auch möglich, die Hysteresekupplung gerade so schnell anzutreiben, daß bei der größten zu empfangenden Impulsfrequenz die Abtriebsseite der Kupplung gerade noch nachfolgen kann, wobei ein kleiner Sicherheitszuschlag einkalkuliert wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Impulsfrequenzwandler, insbesondere für Fernzähleinrichtungen elektrischer Energie, gekennzeichnetdurchdie folgenden an sich bekannten Merkmale:

a) eine von einem dauernd laufenden Hilfsmotor (1) über eine Hysteresekupplung (2) angetriebene Welle (24),

b) einen von der Welle (24) über ein Wechselgetriebe (41, 28, 29) angetriebenen Sendeimpulsgeber (4,6),

c) eine durch die ankommenden Impulse gesteuerte, auf die Antriebsverbindung zwischen Kupplung (2) und Welle (24) einwirkende Hemmeinrichtung (5) und

d) eine als Ankergang (51, 52) ausgebildete Hemmeinrichtung (5), deren Anker (52) von einem durch die Sendeimpulse betätigten Auslöser (53) bewegbar ist.

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2. Impulsfrequenzwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser (53) zur Betätigung des Ankers (52) gepolt ist und vorzugsweise zwei Ruhelagen besitzt.

3. Impulsfrequenzwandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerrad (51) auf der Abtriebswelle (24) der Hysteresekupplung (2) sitzt und zwischen der Abtriebswelle (24) der Hysteresekupplung (2) und der Sendeeinrichtung (4) das ein- oder mehrstufige Wechselrädergetriebe (41) angeordnet ist.

4. Impulsfrequenzwandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Abtriebswelle (24) der Hysteresekupplung (2) über eine Getriebeuntersetzung (25, 26) eine Wischkontaktröhre (64) beispielsweise durch ein Exzentergetriebe (61, 62, 63) in schwingende Bewegung versetzbar ist und ein vom Emfangsauslöser (53) gesteuerter Ankergang (52, 51) über ein mit Wechselrädern (28, 29) ausgestattetes Getriebe auf die den Exzenter (61) des Antriebs der Wischkontaktröhre (64) tragende Welle (27) einwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 097 862;
deutsche Patentanmeldung L 21408 VIIId/74b (bekanntgemacht am 14.6.1956);
schweizerische Patentschrift Nr. 329 856.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 708/224 10. 66 © Bundesdruckerei Berlin