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Elektrische Fernübertragung, bei der die zu übertragende Größe durch
das Verhältnis zweier Zeitspannen bestimmt wird Man hat neuerdings vorgeschlagen,
Werte beliebiger Art, z. B. die Stellung von Meßinstrumenten, auf größere Entfernungen
in der Weise zu übertragen, daß die Werte definiert werden durch das Verhältnis
der Zeitdauer zweier Stromstöße. Als Empfänger ist ein Verhältnisinstrument vorgeschlagen
worden, das bei entsprechender Dämpfung das Verhältnis aus den Drehmomenten der
beiden Stromstöße und somit auch das Verhältnis aus der Zeitdauer der beiden Stromstöße
unmittelbar anzeigt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß mit Rücksicht auf die
erforderliche Dämpfung des Empfangsinstrumentes die absoluten Längen der Stromstöße
verhältnismäßig kurz bemessen werden müssen, so daß Schaltverzögerungen entstehen
und sich Kabeleinflüsse sehr störend bemerkbar machen, die zwar unter Umständen
durch beondere Eichungen ausgeglichen werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, insbesondere diesen Nachteil
zu` beheben und eine Empfängerapparatur zu schaffen, die genauer arbeitet und in
einer normalen Type für beliebige Leitungslängen und Leitungsarten verwendet werden
kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Zeitspannen,
durch deren Verhältnis die zu übertragende Größe bestimmt wird, durch Ströme verschiedener
Art übertragen werden und daß eine Empfangsapparatur vorgesehen ist, welche zunächst
aus den einzelnen Zeitspannen diesen verhältnisgleiche geometrische Werte (Strecken
oder Winkel) bildet und gleichzeitig oder nachher deren Verhältnis mit Hilfe einer
mechanischen Vorrichtung darstellt oder eine gegebene geometrische Größe in diesem
Verhältnis unterteilt.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Empfängers ist es nicht mehr
notwendig, das Verhältnis der beiden Zeitspannen durch zwei Stromstöße entsprechender
Länge zu übertragen. Man kann vielmehr ebensogut lediglich die eine Zeitspanne durch
Stromstöße entsprechender Dauer übertragen und zur Übertragung der anderen Zeitspanne
die zwischen diesen Stromstößen liegende stromlose Pause benutzen. Das ist besonders
dann zweckmäßig, wenn man mehrere Meßwerte über eine Leitung übertragen will und
die Verschiedenartigkeit der Ströme dazu benutzt wird, auf verschiedene Empfänger
zu wirken. Verschiedene Werte kann man dann in der Form unterscheiden, daß man bei
Verwendung von Gleichstrom die Stromrichtung für die eine TKeßgröße positiv und
für die andere negativ wählt. Bei Verwendung von Wechselstrom kann man die verschiedenen
Meßwerte durch Benutzung verschiedener Frequenzen voneinander trennen, wobei sich
noch der Vorteil ergibt, daß mehrere Frequenzen zu gleicher Zeit gegeben werden
können, wenn man Mittel (z. B. Siebkreise) verwendet, durch welche die Frequenz
auf der Empfangsseite wieder
voneinander getrennt werden. Dabei
müssen dann die Empfänger derart ausgebildet sein, daß von ihnen die zu den einzelnen
verschiedenartigen Stromstößen gehörenden Pausen als Werte der zweiten Zeitspanne
wirksam gemacht werden. Auf diese Weise ist es dann möglich, Meßwerte mit einer
Genauigkeit von o,i°/a und darunter eindeutig zu übertragen, indem man mit Geber
und Empfänger eine dekadische Unterteilung vornimmt, derart, daß ein Feingeber und
Feinempfänger nur einen Teil des Gesamtanzeigebereiches in regelmäßiger Aufeinanderfolge
überdeckt, während ein Grobgeber und Grobempfänger den zur Zeit benutzten Teil des
Gesamtmeßbereiches bestimmen. Verwendet man z. B. zwei verschiedene Frequenzen für
die Übertragung nur eines Wertes, indem die eine Zeitspanne durch eine, die andere
durch eine andere Frequenz dargestellt wird, dann können die von den Frequenzen
ausgelösten Bewegungen natürlich auch gleichzeitig sein, soweit sich die Zeitlängen
der Frequenzen überdecken. Man erreicht auf diese Weise eine Verkürzung der Gesamtübertragungszeit.
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Da es bei der Ausbildung des Empfängers gemäß der Erfindung lediglich
erforderlich ist, ein beliebig empfindliches Relais an der Empfangsstelle mit Hilfe
der vom Geber kommenden Stromstöße zu schalten, so kann man mit außerordentlich
kleinen Leistungen sehr große Strekken überbrücken. Bei besonders ungünstigen Verhältnissen,
z. B. sehr langen Kabeln, kann man sich noch der bekannten Drosseln und Kapazitäten
an der Empfangestelle bedienen, um die durch die Leitungskapazität abgeflachte Stirn
aller ankommenden Gleichstromstöße aufzurichten. Man kann auch einen heute in der
Technik viel verwendeten Kraftverstärker benutzen, um die schwachen Stöße hinreichend
zu verstärken.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Abb. i zeigt den Geber. Es sei der Einfachheit halber angenommen, daß es sich
um die Übertragung eines Wasserstandes handele. Die Bewegung des Wasserstandes wird
durch einen Schwimmer i, eine Kette 2 und ein Gegengewicht 3 auf ein Kettenrad 4
übertragen, das auf einer Welle 5 befestigt ist. Auf derselben Welle sitzt ein Arm
6, der an seinem Ende einen Anschlag 7 aus Isoliermaterial trägt. Auf einer zu der
Welle 5 coaxial gelagerten Welle io ist ein zweiter Arm 8 befestigt, der am Ende
eine Bürste g trägt und über ein Schneckenradgetriebe 1i von einem Motor dauernd
gedreht wird. An dem Motor sind Vorkehrungen dafür getroffen, daß er seine Drehzahl
unabhängig von etwaigen Spannungsschwankungen möglichst konstant aufrechterhält.
12 und 13 sind zwei kreisförmige stromführende Segmente. Unten sind die Segmente
auf einem Teil des Umfangs durch Isolierstücke 14 und i5 unterbrochen. Mit 16 ist
ein Anschlag bezeichnet. Die beiden punktiert eingezeichneten Linien a-b bzw. c-d
geben den Anfang bzw. das Ende der Bewegung des vom Schwimmer i gesteuerten Anschlages
7 an. 17 ist eine Gleichstromquelle, deren Klemmen unmittelbar mit den Segmenten
12 und 13 verbunden sind. Parallel zur Batterie 17 ist schließlich noch ein Spannungsteiler
18 gelegt. Von der Mitte dieses Spannungsteilers führt die eine Fernleitung ig zum
Empfänger, während die andere Fernleitung 2o über einen Schleifring mit der Bürste
g verbunden ist.
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Der in dem Ausführungsbeispiel beschriebene Geber arbeitet wie folgt:
Je nach der Höhe des zu übertragenden Wasserstandes nimmt der Anschlag 7 eine beliebige
Stellung zwischen den beiden Grenzlinien a-b bzw. c-d ein. Der Arm 8 wird von dem
Motor über den Schneckentrieb ii dauernd gedreht. Dabei stören zeitlich sehr langsam
verlaufende Veränderungen der Motorgeschwindigkeit nicht, solange nur während einer
Umdrehung des Armes 8 die Änderungen der Drehgeschwindigkeit in geringen Grenzen
bleiben. Wenn der Arm 8 in seiner untersten Stellung sich befindet, sind die Leitungen
ig, 2o stromlos. Beginnt von dieser Stelle aus der Arm seine Drehbewegung in Richtung
des eingezeichneten Pfeiles, dann läuft die Bürste g von dem Isolierstück 14 auf
das Kontaktsegment 12 und schaltet dadurch den Minuspol der Stromquelle 17 auf die
Fernleitung 2o. Sobald bei der weiteren Drehung des Armes 8 die Bürste g den Anschlag
7 erreicht, wird sie von der Kontaktbahn n auf die Kontaktbahn 13 umgelegt. Dadurch
wird nunmehr der Pluspol der Stromquelle 17 auf die Außenleitung 2o geschaltet.
Nähert sich der Arm nun seiner untersten Stellung ,wieder, dann verläßt schließlich
die Bürste g die Kontaktbahn 13, läuft zunächst auf dem Isolierstück 15 weiter und
wird schließlich durch den Anschlag 16 wieder gegen das Isolierstück 14 gelegt,
so daß der eben beschriebene Kreislauf von neuem beginnen kann. Der Geber sendet
also in die Fernleitungen aufeinanderfolgend zwei Stromstöße entgegengesetzter Stromrichtung
und läßt daraufhin eine stromlose Pause eintreten. Das Verhältnis der Zeitdauer
der Stromstöße ist gegeben durch das Verhältnis der Entfernung des Anschlages 7
von den beiden Enden der Kontaktbahnen. Die Verlängerung der Kontaktbahnen über
den anzuzeigenden Weg des Anschlages 7 hinaus hat den Zweck, ein Mindestmaß für
den kürzesten Stromstoß zu schaffen. Dieses Mindestmaß ist nämlich gegeben durch
die Zeit, welche die Bürste g braucht, um sich von dem Beginn der Kontaktbahn bis
zur Linie a-b bzw. von der Linie c-d zum Ende der Kontaktbahn zu bewegen.
In
der Abb.2 ist ein Ausführungsbeispiel eines dazugehörigen Empfängers dargestellt.
zg und 2o sind wieder die Fernleitungen. 21 ist ein polarisiertes Relais mit stabiler
liittellage. Der Anker des Relais trägt einen zweiseitigen Kontakt 22. 23 und 24
sind zwei feste Kontakte, von denen je einer in den Endlagen des Relais den Kontakt
22 berührt. 25 ist ein fester Kontakt, der von einem auf dem Anker sitzenden Kontakt
in der Mittellage des Ankers berührt wird. 26 und 27 sind zwei Relais, die auf denselben
Anker 28 in entgegengesetztem Bewegungssinne einwirken. Der Anker 28 trägt eine
Lagerung für eine Welle 29, die von einem Motor 3o mit konstanter Drehzahl angetrieben
wird und ein kleines Triebrad 31 trägt. Dem Triebrad 31 stehen gegenüber zwei Räder
32 und 33, die über Wellen 34, 35 und Zahnräder 36 und 37 mit zwei Zahnstangen 38
und 39 in Eingriff stehen. Die Zahnstangen werden in zwei Querbalken 4o und 41 geführt
und mit ihren Anschlägen 44 und 45 von zwei Federn 42 und 43 gegen die Querbalken
40 und 4i gezogen. Die Zahnstange 39 trägt einen Zapfen 46, um den drehbar
gelagert ist ein auf der Vorderseite als Schneide ausgebildeter Hebel 47. Dieser
Hebel ist in einem Zapfen 48 der Zahnstange 38 mit Hilfe eines Schlitzes geführt.
49 ist ein verzögertes Relais und 5o eine Stromquelle. 51 und 52 sind Sperrklinken,
die bei einem Arbeitshub des Relais 49 ausgehoben werden. 54 ist eine Schneide,
die der des Hebels 47 gerade gegenübersteht, solange dieser in der gezeichneten
Ruhelage sich befindet.
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Die dargestellte Empfängeranordnung arbeitet wie folgt: Entsprechend
den von dem Geber in die Fernleitungen zg und 2o gegebenen Stromstößen legt sich
der Anker des Relais 22 zunächst gegen den Kontakt 23, und zwar so lange, wie die
Bürste 9 braucht, um vom Anfang der Kontaktbahn bis zum Anschlag 7 zu gelangen.
Während dieser Zeit ist also der Stromkreis des Relais 26 geschlossen. Infolgedessen
zieht dieses Relais den Anker 28 an, so daß das dauernd umlaufende Triebrad 31 über
das Rad 32, die Achse 34 und das Ritzel 36 auf die Zahnstange 38 arbeitet. Dabei
wird die Zahnstange 38 mit konstanter Geschwindigkeit nach abwärts geschoben. In
ihrer einmal erreichten Zage wird sie durch die Klinke 5z festgehalten. Sobald die
Bürste am Geber von dem Anschlag 7 auf die andere Kontaktbahn umgelegt wird, dreht
sich die Stromrichtung in dem polarisierten Relais 21 ebenfalls um. Der Anker 22
wird in seine andere Endstellung gegen den Kontakt 24 gelegt. Dabei wird vorübergehend
allerdings der Kontakt 25 geschlossen. Das Relais 49 ist jedoch, wie schon oben
gesagt, so stark verzögert, daß es dabei nicht zum Ansprechen kommt. Über den Kontakt
24 liegt jetzt das Relais 27 an Spannung, so daß das Triebrad 31 gegen das
Rad 33 gedrückt wird. Dadurch wird über die Welle 35 und das Ritzel 37 die Zahnstange
39 mit konstanter Geschwindigkeit so lange gehoben, bis schließlich die Bürste 9
von dem Kontaktsegment 13 auf das Isolierstück 15 aufläuft. Durch die Verschiebung
beider Zahnstangen ist also eine Schrägstellung des Hebels 47 erreicht worden. Der
Schnittpunkt der Schneidkante des Hebels 47 und der ortsfesten Schneide 54 teilt
die Entfernung zwischen den beiden Zapfen 46 und 48 entsprechend dem Verhältnis
der Wege der beiden Zahnstangen, d. h. also auch nach demselben Verhältnis, nach
dem die Kontaktsegmente des Gebers durch die Stellung des Anschlages 7 geteilt sind.
Der so definierte Schnittpunkt kann z. B. auf einem Registrierstreifen, der in der
Zeichnung gestrichelt eingezeichnet und mit 53 bezeichnet ist, dadurch markiert
werden, daß die zweite Schneide 54 als Fallbügel ausgebildet wird und z. B. mit
Hilfe eines Farbbandes den Kreuzungspunkt beider Schneiden unmittelbar auf den Registrierstreifen
aufzeichnet.
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Die Auslösung des Fallbügels 54 kann unmittelbar oder mittelbar durch
das Relais 49 erfolgen, das in Tätigkeit tritt, während die Bürste 9 am, Geber über
die Isolierstücke 14 und 15 gleitet. Das Relais 49 hat außerdem noch den Zweck,
die beiden Sperrklinken 51 und 52 auszuheben, damit der Hebe147 von den Federn 42
und 43 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt werden kann. Zweckmäßig wird
man demnach die Anordnung so treffen, daß von dem Relais 49 zunächst der Fallbügel
betätigt wird und daß erst am Ende des Relaishubes die Klinken 51 und 52 ausgelöst
werden: Die Erfindung ist natürlich nicht auf die im Ausführungsbeispiel beschriebene
Art der Empfangsapparatur beschränkt. Man kann vielmehr den Empfänger in der verschiedenartigsten
Weise ausbilden; z. B. kann man mit Hilfe von logarithmischen Getrieben aus den
beiden auf den Empfänger übertragenen Zeitspannen Werte bilden, deren Differenz
dann den Logarithmus des Verhältnisses der beiden Zeitspannen darstellt. Mit Hilfe
eines weiteren logarithmischen Getriebes kann man dann unmittelbar Strecken nach
diesem Verhältnis teilen.