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Vorrichtung zur Sicherstellung einer gleichmäßig guten Kontaktgabe
bei einer Anordnung zur Meßstellenumschaltung Bei der Meßstellenumschaltung liegt
die Aufgabe vor, jeweils einen Meßwertgeber aus einer Vielzahl an ein Gerät zur
Meßwertverarbeitung oder -anzeige anzuschließen. Die Meßspannungen, insbesondere
Thermospannungen, die mit Kontakten geschaltet werden, sind aber oft so klein, daß
Schwierigkeiten wegen mangelnder Kontaktgabe entstehen. Für kleine Spannungen sind
nämlich die Übergangswiderstände fester Kontaktstücke verhältnismäßig hoch und vor
allem ungleichmäßig.
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Mit diesen Schwierigkeiten ist, wenn auch im geringeren Maß, selbst
dann zu rechnen, wenn sehr niedrige Meßspannungen mit Kontakten geschaltet werden,
die in einer Schutzgasatmosphäre hermetisch abgeschlossen sind. Relais mit derartig
geschützten Kontakten sind aber verhältnismäßig aufwendig, was besonders bei Anlagen
zur zentralen Erfassung vieler Meßstellen nachteilig ist. Dieser Nachteil tritt
in noch stärkerem Maß bei der Verwendung von Quecksilberschaltröhren zur Kontaktgabe
auf, die allerdings niedrige und gleichmäßige Kontaktübergangswiderstände aufweisen.
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Die Schwierigkeiten der unsicheren Kontaktgabe bei einfachen Kontakten
könnte man vermeiden, wenn man die Meßwertspannung zunächst verstärkt, so daß die
zu schaltende Spannung genügend hoch ist. Wegen des zusätzlichen großen Aufwandes,
den die den Meßwertgebern zugeordneten Verstärker bedingen., kann aber ein derartiges
Verfahren kaum angewendet werden.
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Es ist auch bekannt, die Meßstellenumschaltung mit elektronischen
Bauelementen durchzuführen. Aber abgesehen davon, daß die Übertragungseigenschaften,
insbesondere von Halbleiterbauelementen, vor allem durch die Umgebungstemperatur
beeinflußbar sind, lassen sich galvanische Entkopplungen nur bei Anwendung aufwendiger
Verfahren erzielen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Meßstellenumschaltung
mit Kontakten zu schaffen, die zwar eine sichere und gleichmäßige Kontaktgabe für
kleine Meßwertspannungen ermöglicht, aber trotzdem mit geringem Aufwand zu erstellen
ist.
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Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung zur Sicherstellung einer
gleichmäßig guten Kontaktgabe bei einer Anordnung zur Umschaltung von Meßstellen
mit kleinen Meßwertspannungen, insbesondere Thermospannungen. Die Erfindung besteht
darin, daß ein zusätzlicher Kontakt vorgesehen ist, mit dem nach dem Anschalten
einer Meßstelle die geschlossenen Kontakte kurzzeitig an eine Hilfsspannung gelegt
werden, die mindestens so hoch wie die Frittspannung des Kontaktmaterials ist. Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung sind an Hand einer Zeichnung mit zwei Figuren erläutert,
und zwar ist in F i g. 1 eine Anordnung zum Umschalten von Thermoelementen dargestellt
und in F i g. 2 eine Anordnung zum Umschalten von Widerstandsthermometern gezeigt.
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In F i g. 1 sind mit 1 bis 3 Thermoelemente bezeichnet, die über Arbeitskontakte
10, 11 bzw. 20, 21 bzw. 30, 31 zweipolig an gemeinsame Leitungen 4, 5 anzuschließen
sind. Jeweils ein Kontaktpaar gehört z. B. zu einem nicht dargestellten ungekapselten
einfachen Relais. Die Leitung 5 steht unmittelbar in Verbindung mit einer Eingangsklemme
des Verstärkers 6, an dessen Stelle man sich auch irgendein anderes Gerät zur Meßwertverarbeitung
oder -anzeige vorstellen kann. An der Leitung 5 liegt ferner ein Pol einer Hilfsspannungsquelle
B. Die Leitung 4 kann über den Umschaltkontakt 7 entweder an die zweite Eingangsklemme
des Verstärkers oder den anderen Pol der Hilfsspannungsquelle angeschlossen werden.
Alle Kontakte sind in der Ruhelage gezeichnet.
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Eine Meßstelle, z. B. mit dem Thermoelement 2, wird nun durch Schließen
der zugehörigen Kontakte 20, 21 abgefragt. Diese Kontakte haben aber zur sicheren
Meßwertübertragung an sich einen zu hohen und ungleichmäßigen Übergangswiderstand.
Deshalb wird gleichzeitig mit den Kontakten 20, 21 der Umschaltkontakt 7 betätigt,
der für eine kurze Dauer die Hilfsspannungsquelle 8 über den Vorwiderstand
an die geschlossenen Kontakte legt und dabei den Verstärker von der Leitung
4 abtrennt. Durch den mit der Hilfsspannungsquelle erzeugten Stromstoß werden
bei genügend hoher Spannung die auf den Kontaktstücken sitzenden Fremdschichten,
die den ungleichmäßigen und hohen übergangswiderstand hervorrufen, überbrückt (gefrittet).
Nach dem Fritten
der Kontakte 20, 21 kann die Hilfsspannungsquelle
mittels des Umschaltkontaktes 7 von der Leitung 4 abgeschaltet und der Verstärker
6 angeschlossen werden, der nunmehr die exakte Meßwertspannung verarbeitet.
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Zur Dimensionierung der Hilfsspannungsquelle 8 und des Widerstandes
9 ist zu beachten, daß einerseits die Spannung zum Durchschlag der Fremdschichten
auf den Kontakten hoch genug sein muß, daß andererseits aber der Stromfluß über
die Fühler (Thermoelemente) in der Höhe und Dauer (einige Millisekunden) begrenzt
sein muß, wenn unerwünschte Beeinflussungen der Fühler vermieden werden sollen.
(Auch muß ein Verschweißen der Kontakte vermieden werden.) Der Umschaltkontakt wird
deshalb nur kurzzeitig in die Arbeitsstellung umgelegt.
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In Anlagen zur zentralen Datenverarbeitung kann der Umschaltkontakt
von einem Programmwerk dementsprechend gesteuert werden. Es kann aber auch ein Relais
mit Ansprechverzögerung und einem Umschaltkontakt vorgesehen sein, der mit der in
F i g. 1 gezeichneten Lage in Arbeitsstellung ist. Das Antriebssystem steht dabei
über eine logische Oder-Verknüpfung in Verbindung mit den übrigen Relais. Bei Einschalten
eines dieser Relais sind die zugehörigen Kontakte zunächst über den Umschaltkontakt,
der seine Ruhelage noch nicht verlassen hat, mit der Hilfsspannungsquelle verbunden
und werden erst dann zu dem Verstärker durchgeschaltet. Schließlich kann der Umschaltkontakt
auch Teil eines Wischrelais sein, das mit einem manuell betätigten Meßstellenschalter
gekuppelt ist.
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Auf jeden Fall wird mit der Hilfsspannungsquelle und dem Umschaltkontakt
ein Durchschlag der störenden Fremdschichten auf den Kontakten zur Meßstellenumschaltung
erreicht, so daß kleine Meßwertspannungen ungefälscht übertragen werden. Es können
für diese Kontakte, die unter Umständen in großer Vielzahl in einer Anlage vorkommen,
einfache und damit wenig aufwendige Ausführungen gewählt werden. Lediglich der zusätzliche
Umschaltkontakt zum Anschluß des Verstärkers bzw. der Hilfsspannungsquelle ist am
besten in einer Quecksilberschaltröhre unterzubringen. Dieser Umschaltkontakt in
der Quecksilberschaltröhre kommt aber nur einmal pro Anlage vor.
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In der Anordnung nach F i g. 2 sind als Meßwertgeber Widerstandsthermometer
40, 50 vorgesehen. Sie sind einerseits mit den Kontakten 41, 51 einer Stromversorgungsleitung
60, 61 zugeordnet und andererseits über Kontakte 42, 52 an eine Meßleitung 62, 63
geführt. Mit der Meßleitung ist ein Verstärker 64 als meßwertverarbeitendes Gerät
fest verbunden. Die Meßleitung 63 mit den angeschlossenen Kontakten 42, 52 steht
damit auch in leitender Verbindung mit einem Pol einer Hilfsspannungsquelle 65,
während der andere Pol über einen Widerstand 66 an einem festen Kontaktstück eines
Umschaltkontaktes 67 anliegt. Das zweite feste Kontaktstück ist an einem Pol einer
Konstantstromquelle 68 angeschlossen, deren zweiter Pol an der Stromversorgungsleitung
60 liegt, und das bewegliche Kontaktstück 67 ist schließlich an die Stromversorgungsleitung
61 angeklemmt. Diese Anordnung hat nun abweichend von der zuerst beschriebenen Anordnung
mit den Thermoelementen die Wirkung, daß bei dem Umschalten der Meßstelle mit je
einem Kontakt 42 bzw. 52 für den Meßwert und einem Kontakt 41 bzw. 51 für den Konstantstrom
der Stromstoß zum Fritten der Kontakte nicht über den Meßfühler 40 bzw. 50 fließt.
In diesem Fall ist man also bei der Dimensionierung der Hilfsspannung 65 und des
Widerstandes 66 sowie der Schaltdauer freizügiger. Da das meßwertverarbeitende Gerät
64 fest an die Meßleitung 62, 63 angeschlossen ist und der Umschalter 67 nach dem
kurzzeitigen Aufschalten der Hilfsspannung 65 auf die Kontakte lediglich zur Zuführung
des Konstantstromes zu den Widerstandsthermometern dient, ist für diesen Umschalter
kein Quecksilberschaltrohr erforderlich.
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Der Aufwand dieser letzteren Anordnung ist also besonders niedrig,
weil lediglich einfache mechanische Relaiskontakte einzubauen sind. Der Aufwand
kann weiter herabgedrückt werden, wenn als Hilfsspannungsquelle ein Gerät dient,
das bereits für andere Aufgaben in der Anlage vorgesehen ist. So kann z. B. als
Hilfsspannungsquelle auch das Netzteil des Verstärkers oder die Konstantstromquelle
dienen, wenn diese eine genügend hohe Leerlaufspannung aufweist.