DE1591870A1 - Astatische optische Vorrichtung zur UEbertragung eines elektrischen Signals - Google Patents

Description

Pari» i6VFrankraich Un«»r Zeichenι Ο 2462

Aetatisohe opti«oh· Vorrichtung aur •in·· al*ktriaoh«n Signal·

Die vorli*s*nd« Erfindung besieht eich auf ein· aatatiaoh· optiaoh· Vorrichtung aur Übertragung •inea alektriaohan Signale unter Verwendung d·· unter der Beseiohnung Faraday-Effekt bekannten «agneto-optiaehen Effekte··

Ea ist bekannt, 4*Q gemäd die··« Effekt die Folarlaationaebene eine· polarisierten Lichtbündele, daa einen geeigneten Tranaparentkörper

Ot/r

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durohaetat

durch··tat, ein· Vinkelabweiohung oxter 4«r Wir lcung der Komponente «in·· Magnetfeld·· «rfMlWt₁ die parallel au dieser Polarisationsebene lat« Der Drehungswinkel iat geaäfl der -rerdetaefcen aiehung proportional au dieser Koapeaente d·· Nagnetfeldess

Hf,

der Drehung·winkel der Polarisati*aa«bene des Lichtbundel» ist,

die Verdet-Konstajtto dea TranaparentkVrpera iat,

H die Koeipenente de· Nagnotfeldes parallel mir Ausbreitungsrichtung des Liebte· iat and

die Uutge dea unter der Virkuag 4ea TeIdea H stehenden Veges in de« Transparefttkerper tat· _/

Man hat die Erseheinung der aagnetlseiien Polarisationsdrehung daau benutat, optiaehe Stromwandler

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BAD ORIGINAL

kareaatelLaa, «it vaLahaa ·· alfllah let, «η ·1η· la*f«aes«larl«atttatt dl· la «la·· auf Erdpatantial baflndllelMa atoralea anffeardaet let, daa Aaganbllakaw·** Or Stärke «la·· Straa·· m «b«rtragen, 4t la «laar «··»■>■—«agaIaItan_g flialt. Blaa b·- kaaat· 4ü»faaraaxaf«ra «afaBt ftval Slarleatinfaa, ▼aa daaaa 4·4· Ala· aagaatlaaha lhnaaair <·!· PaIarlaatiaaeaBaa· «la·* «laslgMi LloktMb»«·!· »avlrkt, v*bal tftr «la· Brtafclw daa aadaraa «atc«faae·- rlühtat ist.

Jada dlMiar Klarlakt«a#aa aafatt la waaantllchan •laaji Tr*maa*ff»atk«t*ar₍ dar «laa arbBhta Yardat-XmataaW aaaltat, balaplalawai·· Schwarfllnt, und der voa »la*r Vieklaa«* (»aalilaaaan let, valoha ain Magaatf«Ld «rsaaiirt, daa pr»pertioaal «er Stftrka da« al· darahfllalaadeai Streataa iat. Yar da« ars tan Fllatklrpar lat aia Falariaatar aad blatar de« xwaAtaai Yllatktr#«r «la Analyaatar ancaardaat. Ein· llokteapfladllaa« Amaateaalnriehtem« iat da« svaltan FllatkSrpar

Dia daa «ratam FllatkVrpar aaeahliaSaada Wicklung wird -raa daa aa aaaaaadaa Straa «dar ainaa daxu pfaportlanalaa Straa dnrehflaaaan, daaaaa Fotantial

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BAD ORIGINAL

in bezug auf Erde hoch liegt, während die den zweiten FlintkcSrper umschließende Wicklung von einem Strom durchflossen wird, der von der lichtempfindlichen Anzeigeeinrichtung auegeht sowie zweckmäßig verstärkt ist und dessen Phase derjenigen des Stromes entgegengesetzt 1st, welche die um den ersten Flintkörper herum angeordnete Wicklung durchfließt.

Sobald die Stärke des in der den zweiten Flintkörper umschließenden Wicklung fließenden Stromes einen Wert; erreicht, bei dem keinerlei Flußänderung durch die lichtempfindliche Anzeigeeinrichtung angezeigt wird, let die Drehung der Polarisationsebene des Lichtbündels infolge des die um den ersten Flintkörper herum angeordneten Wicklung durchfließenden Stromes exakt ausgeglichen durch eine Drehung dieser Polarisationsebene mit umgekehrtem Drehsinn infolge des Stromes, welcher in der den zweiten Flintkörper umschließenden Wicklung fließt. Unter diesen Bedingungen ist die Größe des letzteren Stromes proportional zu jener des Stromes, welcher die um den eisten Flintkörper herum angeordnete Wicklung durchfließt.

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BAD ORIGINAL

Diese bekannte Ausführungeform weist jedoch eine Anzahl von Nachteilen auf, welche die Präzision der Messung beeinträchtigen, insbesondere Störungen, die entweder von magnetischen Streufeldern oder von Schwankungen der Lichtstärke herrühren.

Es ist ein Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen. Die erf indungsgetnäOe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einerseits zwei optische Wege umfaßt, bestehend jeweils aus einem Polarisator, aus einem Transparentkörper mit hoher Verdet-Konetante, der einem dem zu messenden Strom proportionalen Magnetfeld ausgesetzt ist, wobei die diese ersten Transparentkörper durchsetzenden Magnetfelder entgegengesetzt gerichtet sind, aus einem zweiten, mit einer umschließenden Wicklung versehenen Transparentkörper von gleicher Art wie der erste sowie aus einem Analysator, dessen optische Achse einen Winkel ac mit jener des Polarisators einschließt, und daß andererseits die Lichtbündel, weiche jeden dieser optischen Wege durchlaufen, jeweils an einem lichtempfindlichen Element enden, daß die in den beiden ersten Tr^'j^parantkörpern erzeugten Magnetfelder

3.IiMSJIl' '^e get zt

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entgegengesetzt gerichtet sind und daß die jeden der beiden zweiten Transparentkörper umschließenden Wicklungen in Reihe geschaltet sind, so daß die durch diese Wicklungen in den streiten Transparen tkörpern erzeugten Magnetfelder jeweils den Magnetfeldern entgegengerichtet sind, welche die ersten Transparentkörper durchsetzen, wobei die Wicklungen an die Ausgangskiso»en einer lichtempfindlichen Differential-Anzeigeschaltung angeschlossen sind, zu deren Bestandteilen die lichtempfindlichen Elemente gehören.

Die lichtempfindliche Differential-Anzeigeschaltung weist zwei insbesondere gleiche Widerstände auf, die eine Verbindungsstelle gemeinsam haben und so angeordnet sind, daß jeder von dem Strom durchflossen wird, der von einem der lichtempfindlichen Elemente ausgeht, und daß die an den Endklemmen der Widerstände auftretende Differentialspannung einen Verstärker speist, dessen Ausgangsklemmen an die beiden in Reihe liegenden Wicklungen angeschlossen sind, welche je einem der zweiten Transparentkörper umschließen*

Um

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«in· maxie·1· Empfindlichkeit zu erreichen, ist bei einer bevorsugten AuefUhrungsform vorgesehen, daO der Winkel ac der optiaohen Achsen der beiden Transparentkörper ein- und desselben optischen Weges den Betrag 45 ° hat. Die Widerstände der lichtempfindlichen Differential-Anseigeschaltung sind vorteilhaft in der Weise eingestellt bzw. bemessen, daß bei Fehlen eines Stromes in den die beiden ersten Transparentkörper umschließenden Wicklungen die Spannung an ihren Endklemmen Null 1st. Di,*■.'■»© Einstellung bewirkt, daß Lichtetärkeschwankungen der Quelle keinerlei Einfluß haben.

Da die bei Fließen eines Stromes ixt Ihren Wicklungen in den beiden ersten Transparentkörpern erzeugten Magnetfelder entgegengesetzt gerichtet sind und da das gleiche der Fall ist bei den in den «weiten Tranaparentkörpern erzeugten Magnetfeldern, gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung außerdem die vollständige Beseitigung der von einem homogenen magnetischen Streufeld herrührenden Störungen bev. eine starke Abschwächung des Einflusses eines heterogenen magnetischen Streufeldes·

Gemäß einer AuefUhrungsform der Erfindung haben die

009840/0245 _. _.„ . ,

Lichtbündel

BAD ORIGINAL

Lichtbüadel, welche je einen der beiden optischen Wege durchlaufen, gleiche Intensität und/oder sie gehen von einer monochromatischen Lichtquelle aus.

Bei einer anderen Ausführnn^sform der Erfindung sit>d Mittel vorgesehen, mit welchen den Lichtbündrln, die jaulen dor bpidsn optischen We^e durchlauf an, zwei Licbtbündel übt· rltx^^rhax· sind, die mit eine:n Strom i>cli«?r Fi cijutJ.¹/ und ndodrigar Amplitude njoduliert &.μ.·<:1, wc? γ J die Frequenz linear -von den Augf-nblicksvi ct.eri des zu >.·■<■-ssen den Stromas abhängt. 7a\ di°Sf<;n ''.\nx.\ ven-'o.'¹"'-·!, iran vorteilhaft 7Kv-J t-lt-ktrol nmirn. s;*,o »j'.*·· IH «de;· / J.riebt;r Charakteristik, ν.= c*lebe ''i'ierj(-:it£ --.τ-ιι '■ :■ nem gleichen, zweckmäßj/r geve&el t.?;.i Γ·:.ί .r.rinei ioji-ί ■:- tvom durchf loseen νηΛ ;jTJej ars^i'^ : i: olt· Απ5<~" f^ .v^?"T<»mmeii eines an ?jcb huh ? iin.1 ■'". rj £ t j · .-;-■ ■ 11 ν" r <■-..■·':" - F: -^f..,^: ι ^x s ?iit'"_; J<?--:'·· .t ; r- --.-a; f;:.·!· 1< -·τ;-^:γ- irit (,\>n Kls.umen

' '- v -' - ■ ·' ':'· ^:- -~~ d -: r.'^: - .- ^r- .:⁴ \ (ist¹; ''".l.eHtui ei ι

·■ ■ - ^L '..τ/ - ■" ■ ' ■ ■ " ., '■'. *■■ ■-% η $ r' .Strom

gehen

BADORIQiNAL

au« der folgenden Beschreibung von Auβführung«- beispiele.i anhand der Zeichnung hervor. Darin

Fig· 1 eine »rate Ausführung -!form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine vereinfachte Abwandlung der Ausfüh rung *ffrm gemäß Fig. 1, und

. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfin

Vorriohtur>

Bei der ß Ordnung get iß Figur 1 ist die einem Kondensor 1' !zugeordnete Lichtquelle 1 in einem Bereich von Erdpotential vorzugsweise an der Seite angeordnet, wo die Messung stattfindet. Die Lichtquelle 1 sendet ein Lichtbündel aus, dessen Lichtstrom gleich 0 ist. Dieses Lichtbündel wird zunächst um zweimal k5 ° duroh feinen Spiegel Z abgelenkt und sodann in swei Bündel geteilt, deren Licht ströme gleiche Stärke haben: fi m $_t und

H zwar mittels eines halbdurchlässigen Spiegels 3, worauf eine weitere Ablenkung erfolgt, nämlich durch den haibdurohlässigen Spiegel 3, sowie einen

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weiteren

BAD ORiefNAL

weiteren Spiee· 1 k, Om diese Itirksmgmn zts erreichen, kann auch Jede tidere äquivalente optische Vorrichtung verwendet werden.

Kines der Bündel durchsetzt nacheinander einen Polarisator 11_t einen ersten Trensparentkörper «it hoher Verdet-Kon* tarnte, beispielsweise Schwerflint, einen zweiten Traneperentkörper 13 von gleicher Art wie der erste sowie einen Analysator Ik, diesen optische Achse Bit derjenige.ι des Folarisators 11 einen Winkel χ eijasohlleßt· Der hinter dieeeM Polarisator auftretende Liehtstrost des Bündels ist mit dew Bexugszeichen $, beselehnet. Er erreicht schließlich ein lichteaprindlichee Element 15, x· B« ein· Totodiode· Das andere Bündel folgt einem de« ersten Bündel analogen Veg, indem es nacheinander einen Polarisator 21, einen ersten Transparentkörper 22, einen zweiten Transparentkörper 23 (welche beide von el β icher Art wie die Transpareutkttrper 12, 13 sind) sowie einen Analysator Zk durchsetzt, dessen optische Achse ehenfalls einen Vinkel CK mit der optischen Achse des Polarisators einschließt. Der hinter diese« Polarisator auftretende Lichtet ro« des Bündels ist «it J<₂ fceaeiohnet.

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BAD ORIGINAL

Er »rrsicht »dili^Jlich ein lichtempfindliches SIsrasnfc .25·

Dl β Traiseparentkörper 12, 22 sind von Wicklungen 16 bz;«« 26 umschlossen« die gleicher Art, In Reihe geeehaltet and von dem Strom I einer Hochspannungsleitung oder ein©·* dazu proportionalen Strom durchflössen sind» Diese Wicklungen erzeugen jeweils ein H von gleicher Stärke, dessen Komponente mn d*n J ichtbündeln ist, welche din «ini^T«inen Transperentköi^pei' 12 bzw, 22 durchsetzen, "doch ist der Wickelsinn dieser Wicklungen so gewählt, d«0 dia beiden Magnetfelder entgegengesetzte Richtungen hi»ben»

A«cit ά'ίψ Tranaperentkörper 13, 21 sip.-f von Wicklungen 17 OZV₁ Γ7 tinschlos5«*n, die in Seihe zuschaltet aix>.i usfi dax^n £rd»n mit den Au^gan,«?/*klee.!turn eines L" j.etunge-V*rstärkers 5 ^v«rbunden sind. Die«« ¥ickluii^en erzeugen jeweils t>in Ma -./.? t feld H* gleicher Shirks, dessin Koasponente parallel au den Li rh tbün- άν-iv i:^;'t. dia jeweils c aieiii der Transi.isrentkörptr "*.?« i^?3 ,i'.ivchsiitien, doch ist '!er Vl ■:■:■< sie inn dieser li'i.-C*-"ϊ *... ΐ''/.-'T- so srevy'hl t, ;..\iß d i " ^eidc'i Magnetfelder ■■: '-.ίΐΐι'?ϊ!ίί£ i-n""f e ircngesr t. ζ te Rieh tun;=' haben nnO daß

U098A_ BAD ORIGINAL

andererseits da· Feld H* in de* Transparentkörper 13 »in· Richtung entgegengesetzt su Jener «I·· Felde· H Im TransparentktSrper 12 sowie da« Feld H¹ la Tran·par«ntkörper 23 eine Richtung entgegengesetzt su jener de· Feldes H i* Tran·parentkörper 22 hat· Auf diese Veiee ist die erfindungegeBttfle Vorrichtung gegen die Sturwirkung von äußeren Magnetischen Streufeldern uneapfindlich gewacht«

Die lichtempfindlichen Siebente 13, 25 (Fotodioden) •ind einander entgegengesehaltet in eine» Kreis, der xwei gleiche Widerstand· 18 b*v. 28 enthält. Zwischen den geeeinsaaien Punkt A der beiden An-■eigeeleeiente und der geaeineaaen Stelle B der beiden Widerstünde sind eine Spannungequelle 7 für die Vorspannung der Fotodioden 15, 25, *i» ItelWiderstand 6 für die Vorspannung and ein Milliasipere- «eter 8 angeschlossen, das eine Anseige des Gesasitliohtstroas fL + 0„ der Bündel gibt, welche auf diese Dioden auffallen. Die Widerstände 18 bsw. 28 sind von StrBnen I* bzw. I^N durchflossen, welche von den Dioden 15, 25 in Abhängigkeit von ihrer Belichtung geliefert werden. Die äußeren AnschluSpunkte C und D der Widerstände 18, 28 sind mit den Singangsklenaen des Leietungs-Verstärkers 5 verbunden.

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Mit.

BAD ORIGINAL

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Mit 9 ist ein Keägerät oder «in Schutzrelais oder j«glich· «ader· Anzeig·- oder Regeleinrichtung bezeichnet, die in Reihe pit dta Wicklungen 17 und 27 liegt.

Die Wirkungsweise der ·rfindungsgemäßen Vorrichtung ist die folgend«. Zunächst fei «ngenoui<m_r daß kein Strom die Wicklungen 16, 26 durchfliegt. Gemäß einer bekannten Formal ist der Lichtstrom fß^_t der am Ausgang des Analysator« 14 auf die Diode. 15 fällt, gegeben durchs

t ^m fm *

Der Lichtstrom ^₃, de* ·« Auf^eag des

2*f auf die DiQd* 25 fällt» ist analog gegeben durchί

Di· Ströme I' und $·, welohe tob den Dioden 15 25 arseugt werden, find gleich, d» «ie proportional «u den Lichtetrömen Jf^ bzv, ^. sind, welche den gleichen Betrag hab«n. Der Spannungfabfall an den Klemmen 0 und ρ der Wid#T#ts$ndi 18, g8 ift KuIl, dt sie

vo

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BAD ORIGINAL

rost fleioben und entftfenfeaat** fericntet** it?**· durch* 1ο·a «n werden·

Da die Spannung aj§ li*f#nff dee V»r*tärkf|r« iat, i»t auch der da« G«rftt f «o_Vi· 17 und 27 durchfließend·

¥•11 da· Milliuip«v««ttt«r 8 tor der SiupM? III¹ + I* durchflosa«a wird, di· 4·*·11· d«n |/icht i t»air· ^₂ pT9f«rtion«l aiad» «ibt dt? bav«fl$ob«ii Teili ·1η· spur. Snape« dieaer seiden if ergibt «iob alaci

ΐ· ♦

woaei K₁ ·!» P]Toportlonalit**tfi**·* if*.

Vesn «in Stro« X dia Vieklunf«« H₍ ?l

vfV|.|?|K* da« in dan Tr*»»pava*tfc|hPf«¥* If« Il t.t MafÄetield die Dreho»g d«? Ftlariaationaebe^e um einen Winkt 1 $ im de* ?*ι»«ί.«»·Α*||β*ρ«Γ t| un«f uaj

WiJÜcel - |» in da« Tranapa*«Ätkörpfy

0III4Ö/624I

BAD ORIOlNAL

Untar diaean Bedingen*·» i·* ***** ^d·" '«11» ^d«^ß ac m T/k ist,

Jaireile dan Liehtitrttaaa ^₁ b«r« ^₂ praportionalan ttrtaa X* on« Z" bavirkan an 4an Klaaaan C

«all H «in· Sparoinng U « X (^₁ - ^₂), wobei K ein &*f»arti«ftlltftt«faktor let· Dia Spannung U ist daher 'iria telfft faf#bani

K , i «o« (t/S ♦ 1 p) - - K . sint

üieae Spannung trlrd d«n BingangaklaaMian da· Yarstärkin J stagafttttrt, «*· ainan Stro«i i ·■ Ausgang diaeae Yarstftrkara hmxwvmtt, Diasar Stroa i durehflieSt da« Gerftt 9 βawie dia Wicklungen 17 und 27· Bar Viakalainn diaaar Vioklimgan iat ao gewfthlt, daß dia Drehung dar Polarisationsebene in dan Transparantkurparn 13, 23 jeweils das Sinn dar Drehung dar

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Polarisationsebene

BAD ORIGINAL

Polarisationsebene in den Transparentkörpern 12 bzw· 22 entgegengesetzt gerichtet ist.

Sobald die Stärke des Stromes i einen Vert erreicht, bei dem der Drehungswinkel der Polarisationsebene in d&n Transparentkörpern 13 bzw. 23 gleichgroß wird, wobei das Vorzeichen jenem der Drehung der Polarisationsebene in den Traneparentkörpern 12 bzw, 22 entgegengesetzt ist, verschwindet die Spannung U und man hats

i - k . I,

wobei k eine Konstante 1st, die vom Windungszahlverhältnis der Wicklungen 16, 26 zu jenem der Wicklungen 17, 27 abhängt.

Es ist hervorzuheben, daß selbst während der Dauer der von der Regelung hervorgerufenen nlchtstationären Vorgänge das Milliamperemeter 8 eine Anzeige liefert, die proportional zu der gesamten von der Lichtquelle 1 abgegebenen Lichtstärke 1st, well das Instrument stets von der Summe der Ströme X* + I" durchflossen 1st, die ihrerseits den Lichts t rom en ft

ÖG984&/ö24S_f

BAD ORIGINAL

bzw« $2 proportional sind. Ss ergibt sich ηamlicht

I« + I" m K₁ .

fj) + sin^TTA + ßH« K₁ . J*_o

Xn Figur 2 sendet die einem Kondensor 1* zugeordnete Lichtquelle 1 ein Lichtbundel aus, dessen Lichtetrom 0 ist. Dieses Lichtbündel wird zunächst durch einen Spiegel 2 um 90 abgelenkt, dann in zwei Bündeln von gleichem Lichtetrom 0 « j£ geteilt und sodann durch optische Einrichtungen 3» ^ nochmals um 90 abgelenkt* Der erste optische Weg umfaßt einen Polarisator 11, einen Transparentkörper 12 mit hoher Verdet-Konstante (Schwerflint), einen Analysator 14 sowie ein lichtempfindliches Element 15» beispielsweise eine Fotodiode. Der zweite optische Weg ist analog zu dem ersten zusammengesetzt und umfaßt entsprechende

Gerät· «it gleichen Eigenschaften, nämlich einen Po- ! larisator 21, «inen Transparentkörper 22, einen Ana- >, lysator 2k und ein lichtempfindliches Element 25·

Dies« optischen Fege sind in bezug auf jene nach Fig· 1 ;

! vereinfachtι da sie weder die «weiten Transparentkör- j

I per ««fassen, noeh auch die Kompensationwicklungen us diese zweiten Transparentkörper herum, das sind dl· Teile 13, 17» 23t 27 von Figur 1.

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BAD ORIGINAL

Di· lichtempfindHohen Elemente 15, 25 bilden «inen Teil der lichtempfindlichen Differential-Anaeigeschaltung, die mit jener von Figur 1 identisch ist· Der Verstärker 5, dessen Singangsklemmen «it den Ansohlußpunkten C und D der Widerstände 18, 28 verbunden sind, speist jedoch mit seinen Ausgangsklemmen nur ein oder mehrere Geräte 9» die beispielsweise zur Messung oder zur Anzeige dienen·

Zwischen den beiden Schwerflintkörpern 12, 22 ist ein von dem zu messenden Strom durchflossener einzelner Leiter 100 senkrecht zu den Längsachsen der beiden Flintkörper und symmetrisch in bezug auf diese Achsen angeordnet» Der den Leiter 100 durchfließende Strom erzeugt ein Magnetfeld, dessen kreisförmige Kraftlinien die Flintkörper 12 bzw. 22 im umgekehrten Sinn durchsetzen, se daß sie in diesen zwei Magnetfelder gleicher Stärk· R₁ j«doch entgegengesetzter Richtung eervermfen·

Di· Anwendung «in·· «tasi«*·* Leiters stellt gleichfalls «in· teclmelegieelt· YejrelnfaeJimig dar. Hie·· Anwendung bewirkt im übrige» keinerlei S to* rang bei e?«r Messung des Stromes _f denn wenn «ine leichte Terse t sung 4·· Leiters 100 in bezug a«f seine Symmetrie-

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stellung BAD ORIGINAL

Stellung sirlachen dan baldan Transparentkörpern 12, 22 atattfindat, verursacht diaaa Versetzung nur einen Fahler »weiter Ordnung bei der Strommessung» Beispielsweise hat eine Versetsung von 1 jS in boaug auf den Abstand zwischen den beiden Transparentkörpern nur einen Meßfehler von 0,01 % zur Folge·

In Figur 3 ist ein niedriger Widere te?' 32 in den Hoohepannungs-Leiter 31 eingesetzt, άβτ von einem Wechselstrom der Stärke I durchflossen wird, die su wessen ist* Dieser Widerstand kam* natürlich durch einen Stromwandler ersetzt seir dessen Primärwicklung in den Leiter 31 eingesetzt ist und dessen Sekundärwicklung swei Stroadcreise speiet, die i« folgenden beschrieben sind und die an die Anschlußpunkte M, P des Widerstandes 32 angeschlossen aind· Der erate Stronkreis uaifaßt die Wicklungen I6_n 26, die jeweils die Transparentktirper 12 bzw« 22 der beiden optischen Wege umschließen. Wenn diese Vioklungen duroh einen Stroa I proportional «u de« Stroai I durchflössen werden, erzeugen sie in den TranaparentkOrpern zwei Magnetfelder gleicher Stftrke B, die proportional zua Stroai Z, jedoch entgegengesetzt gerichtet sind·

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BAD ORIGINAL

• «ο ·

Der svelte ltromkreis »erfaßt eitlen Widerst«** 33 end einen Strom-Frequenz-Wandler J**» *·? Mt seinen Ausgangsklemmen «in Signal lief·**, dessen Frequenz linear von dea Augenbliokewert der an seittmt §1»- gangaklemaen anli«ff«nd»n gpsnnung «bhlln(t_t ««loh· su d·« in dws Leiter 3 t fließenden Veehselstroei proportional ist. .

Nur sur Erlftaterunff und ohne Beaohrttnkung der Xr* finduns; ael an^eceben» daß die Frequenz des Atiag^m§;aaignala des Vandlera Jk belapielaireiee 80 MHz betragen kann, wenn die an seinen Bingangskleawen anliegende Spannung Null ist, so daß 1*0 ist* Das Fließen eines Wechselstroms I la Widerstand 32 bewirkt eine Frequenzmodulation in Abhängigkeit von den Augenblickewerten des Stromes. Das Frequenzband kann vorzugsweise zwischen 79 und 81 NHz liegen.

Der Ausgangakreis des Wandlera 3k umfaßt zwei Slektrolumineezenz-Dioden 19» 29 von gleicher Charakteristik, die beispielsweise als Galliumarsenid-Halbleiterkörper ausgebildet sind. Diese Dioden liegen in Reihe. Parallel zu den Elektrolumineszenz-Dioden ist ihr Vorepannungskreis angeschlossen, der

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BAD

aus

aus einer Spannungequelle 35t «inen Stellwiderstand J6 für die Vorspannung und einer Induktionsspule 37 besteht, welche zur Sperrung des vom Strom-Frequenz-Wandler 3k ausgehenden Wechselstromes dient. Der Vorspannungskreis wird so eingestellt, daß der Wert des Vorspannungs- bzw. Folarisationsstromes J höher ist als der Höchstwert der Spitze der negativen Halbwelle des AusgangsSignaIs des Wandlers 34. Bei Fehlen jeglichen Stromes in dem Leiter 31 geben die gleiche Charakteristik besitzenden Elektrolumineszenz-Dioden 19» 29 beide je ein Lichtbündel gleicher Lichtstärke ab, das einerseits von der Überlagerung eines Lichtstromes 0 herrührt, der von dem Polarisationsstrom I hervorgerufen und zu ihm proportional ist, und andererseits von einem Lichtstrom 0 , der von der durch

den Wandler 3^ gelieferten Hochfrequenzspannung hervorgerufen wird und dessen Frequenz - wie ber-eits erwähnt - beispielsweise 80 MHz beträgt*

Das von der Slektrolumineszenz-Diode 19 ausgesandte

I Lichtbündel durchsetzt den Polarisator 11, den er- j sten Transparentkörper 12 (Schwerflint), den zweiten j Transparentkörper 13 von gleicher Art wie der erste

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BAD ORIQtNAL

sowie den Analysator Ik, deaaen optisohe Achse einen Winkel ex (vorzugsweise Uj ) mit dar optischen Achse des Polarisators 11 einschließt| es erreicht das lichtempfindliche Element 15, beispielsweise eine Fotodiode«

Das von der Elektrolumineszenzdiode 29 ausge hende Lichtbündel durchläuft nacheinander die entsprechenden Elemente 21, 22, 23 sowie Zh und erreicht das lichtempfindliche Element 25.

Die lichtempfindlichen Elemente 15, 25 bilden einen Teil der lichtempfindlichen Differential-Anzeigeschaltung, welche mit jener von Figur 1 übereinstimmt, ausgenommen jedoch das Mi1Hampere- meter 8, das durch einen Widerstand 38 ersetzt ist, an dessen Klemmen ein so eingestellter Demodula tor 39 angeschlossen ist, daß er bei der Ausgangsfrequenz von beispielsweise 80 MHs keinen Strom liefert. Außerdem ist in den Eingangskreis das Verstärkers 5 eine Induktionsspule kO zur Sperrung der Hochfrequenz eingefügt.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist dl· folgende. Bei Fehlen jeglichen Stromes im Leiter

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senden

BAD ORIGINAL

m Ml· «·Α4#*

4a ei· ||λ·1φ1ι· «Murikt^rletik besltaen und 4fi#i*lM* »elarlaatleaaetreei I durchflossen »erde«, ·±· fc«t*lH «Μ·*·»·« J· «i» Liohtbttndel VMi ie we*eatliehea f 1·1ο1ι·γ Liektatftrk· au·· «•11 Ui 4«a Yl«kl^|Mi 16, t* k.ln itpo« fli.flt, k^wltM 41· tifktiWta· ^₁ baw. #_ff welch· «u-IMMM 0_φ 4- 0_m «TftlNlMi WMl »«Ich· tuioh Duroh««twmm J· «ta·· AMilyaat·»· 1% bew. Ik auf dl· Diotf·« 15 Imrt« 15 mmtt·11·β, > in v«s*ntlleh«a dm «!•!•IM» V«rt (0 ♦ 0 ) /I «»a'ai für 4·η Fall « - f/k «reitet «loh (0_o + 0_m) /%. U«t*r Β·41**ι*&*·η »lad dl· τ·» d«a Dioden 13, 15

M Strta· Xt fca«. X· clvlchcrofi. Da «1· *nt- «rlehtttt «lad, iat dl· Spannung an d«n Kl»a 0 *ma O der Uchtrapflndliehen DIff*r«titial->Ana«icweelialtanc: anil, ·· dafi dl· lind·· Y«r*tKrk«r« 5 Null let· Dessen 1, v*lolt«r da· Gerät ο «owl· di· 17, 17 darohfll»0t_t 1st daher ebenfalle Null.

Aad*r«raaita darohlaufen dl« Strtf·· X* baw. I", «•loh· alt der Au«fanf^ifr«qu«na de· Stroa-Frequeni-Vandlere 3k *ron beispielsweise 80 NHs Moduliert

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- 2k -

sind, dan Zweig A-B dar lichtempfindlichen Differential-Anzeigesohaltung la gleiohen Sinne, Man erhält daher an den Klerneen daa Vidaratandea 38 eine Spannung von konstanter Amplitude und einer Frequenz von 80 NHz, die den Eingangeklemmen des Demodulators 39 augeführt wird. Via bereits erwähnt wurde, ist die Auagangsspannung dea Demodulators für diese Frequenz Null·

Sobald ein Wechselstrom I den Leiter 31 durohfließt, wird die Ausgangsspannung dea Yandlera 3^ in Abhängigkeit von den Augenbliokawerten dieses Stromes moduliert, ao daß der Lichtstrom 0 , welcher durch diese an die Klemmen der Elektrolumineszenz-Dioden 19, 29 angelegte Spannung hervorruft, ebenfalls im gleichen Rhythmus moduliert wird,

Ferner durchfließt ein Strom I , der an den Klemmen dea Videratandea 32 abgenommen wird und proportional zum Strom I iat, die Wicklungen 16, 26, welche jeweils die Trans par entktSr per 12 bzw. 22 umschließen. Wie bereite oben ausgeführt wurde, erzeugt der Strom I_- ein Magnetfeld, deaaan Stärke H zu diesem Strom proportional iat· Letzterer bewirkt

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di· Drehung der Polarisationsebene uv einen Winkel ß im Tranaparentkörper 12 und uv einen Winkel - ρ im Transparentkörper 22.

Die polariaierten Lichtströme 0-, 0«, welche nach Durchlaufen je einea Analysator« Ik bzw. 2k auf die Dioden 15 bzw, 25 auffallen, haben dann für den Fall ac » TT/k die folgenden Vertei

^/2 *

Daß die beiden Liohtatröme ungleich sind, bewirkt ungleiche Erregunem in den lichtempfindlichen Elementen 15, 25, was ungleiohe Ströme I¹ baw. I" entstehen met, die jeweils den Lichtströmen ft* bsw· &„ proportional aind und die in den Widerständen bzw» 28 in umgekehrter Richtung fließen, so daß an den Xndklemmen 0 und D dieser Widerstünde eine Spannung auftritt· Deren Hoohfrequenaanteil wird durch die Induktionsspule ^O blockiert· Die Spannung wird den Xingangsklemmen des Verstärkers 5 zugeführt, was einen Strom i am Ausgang dieses Verstärkers erseugt. Wie bereite bei der Beschreibung

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d«r figur 1 angeführt, i»t diesvr Strow i preper* tienal sum Stro« I, «»«halb die Messung de· «·· i i« Gerät 9 ·ΐί· Ans·ig· d·· Wert·· de· itr#» «·· I ervoglioht. :

Di· «it der Auagangafr·«!«·!!· d·· ¥*adl«r· 3^ eoduli*rt*n StrS*· J· end I" daroba«t> s«n andervravita den Zw«i( A-B dar i-iohtewpfindlichen Oifferantial-ABseiceaolMltunc i» (l«ieb«B Sinn·· Man erhält datier an den Kleejpan d·· Viderst ende· 3S eine Hq ohf requ en«ap«nwwf kenatanter AMplitude, deren Freqneps linear τ·η den Augenbliokawerten de· 8tro«ea I abhängt. Nach Dewodulati*n kann dieee "Spannung durch ihre Freqae»»aehwankungen eine aehnelle und Terhältnieeäiig genaue Anseige de· Verte· d«a gtroa·· X li«f*rn» wen« dieser infolge einer auf der Hoohapannongaleitung auftretenden Störung Werte erreicht, die ein Mehrfaches de· normalen Werte» betragen, vie da· im Falle von Störungen auf der Hochspannung·leitung vorkoewt. Wenngleich die Genauigkeit, die eiit diese» Signal ersielbar ist, etwa· unterhalb derjenigen liegt, die «it de« da· Gerät durehflieflenden Strom i erreichbar iat» kann daa Signal doch Tortailbaft aur Syei-

ISSC

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BAD ÖRiÖiNÄt

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BADOBIQINAL

*tmg von Sehutsvorriohtungea für elektriaohe Leitungen verwendet werden.

SelbatveratKndlioh kttnnen dia optiaohan Wege dar in I¹IgUr 3 dargeatellten Auaführung»fore In gleiohar Yaiaa raralnfacht wardan, wia daa baraita bei ' dar Baaahreibung dar Auaführungafor« gaaäB Fig. 2 dargaateilt «orden iat.

SlUitlioha aua dar Beaohraibung, den Anaprtlohan «•β dar SeiohnuiLg harrorgetaandan Markaala und Vorteile der Erfl»4«am eineohließlioh konstruktiver linaelhaltaa ml Tartahraaaeehrltte kttnnen auoh in beliebigen EMibiaatiaaea arfindungaweaantlioh aein« '

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1, Astatische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß sie einerseits zwei optische Wege umfaßt, bestehend jeweils aus einem Polarisator, aus einem Transparen tkörper mit hoher Verdet-Konstante, der einem dem zu messenden Strom proportionalen Magnetfeld ausgesetzt 1st, wobei die diese ersten Transparentkörper durchsetzenden Magnetfelder entgegengesetzt gerichtet sind, aus einem zweiten, mit einer umschließenden Wicklung versehenen Transparentkörper von gleicher Art wie der erste sowie aus einem Analysator, dessen optische Achse einen Winkel ex mit jener des Polarisators einschließt, und daß andererseits die Lichtbündel, welche jeden dieser optischen Wege durchlaufen, jeweils an einem lichtempfindlichen Element enden, daß die in den beiden ersten Transparentkörpern erzeugten Magnetfelder entgegengesetzt gerichtet sind und daß die jeden der beiden zweiten Transparentkörper umschließenden Wicklungen in Reihe geschaltet sind, so daß die durch diese Wicklungen in den zweiten Transpareritkörpern

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   BAD ORIGfNAL

   erzeugten Magnetfelder jeweils den Magnetfeldern entgegengerichtet sind, welche die ersten Transparen tkörper durchsetzen, wobei die Wicklungen an die Ausgangsklemmen einer lichtempfindlichen Differential-Anzeigeschaltung angeschlossen sind, zu deren Bestandteilen die lichtempfindlichen Elemente gehören.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Differential-Anzeigeschaltung zwei insbesondere gleiche Widerstände aufweist, die eine Verbindungsstelle gemeinsam haben und so angeordnet sind, daß jeder von dem Strom durchflossen wird, der von einem der lichtempfindlichen Elemente ausgeht, und daß die an den Endklemmen der Widerstände auftretende Differentialspannung einen Verstärker speist, dessen Ausgangsklemmen an die beiden in Reihe liegenden Wicklungen angeschlossen sind, welche je einen der zweiten Transparentkörper umschließen«

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß .die Lichtbündel, welche je einen der beiden optischen Wege durchlaufen, gleiche Licht-

   »tMrk·

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   stärke haben und/oder von einer monochromatischen Lichtquelle aasgehen·

   h. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände der lichtempfindlichen Differential-Anzeigeschaltung in der Weise eingestellt bzw» bemessen sind, daß die Spannung an ihren Endklemmen bei Fehlen eines Strome in den die beiden ersten Transparentkörper umschließenden Wicklungen Null ist.

   5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel x, den die optische Achse eines Analysators mit jener eines Polarisators des gleichen optischen Weges einschließt, den Betrag k$ hat.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, mit welchen den Lichtbündeln, die jeden der beiden optischen Vege durohlaufen, zwei Lichtbündel überlagerbar sind, die mit einem Strom hoher Frequenz und niedriger Amplitude moduliert sind, wobei die Frequenz linear von den Augenblickewerten des zu Messenden Stromes abhängt,

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   BAI?

   7* Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ei· zwei Elektrolumineszenz-Dioden gleicher Charakteristik aufweist, welche einerseits von ein·» gleichen, zweckmäßig geregelten bzw. eingestellten Polarisationsstrom durchflossen und andererseits an die Ausgangsklemmen ein*j an sich bekannten Strom-Frequenz-Vandlers angeschlossen sind, dessen Ausgangsklemmen mit den Klemmen eines von den mu messenden Strom durchfloeecnan Widerstandes verbunden sind oder mit den Klemmen der Sekundärwicklung eines Stromwandlers, dessen Primärwicklung in dem Kreis liegt, dessen Strom zu messen ist«

   8* Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweig A-B der lichtempfindlichen Differential-Anzeigeschaltung einen Widerstand enthält, an dessen Kiemen ein geregelter bxw. gesteuerter Demodulator angeschlossen ist, so daß bei der von de« Strom-Frequens-Vandler ausgehenden Frequenz kein Auegangsstrom abgegeben wird, wenn die Spannung an seinen Ausgangsklemmen Null ist.

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   BAD ORIGINAL

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