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Einrichtung zur Einstellung eines beweglichen Gliedes, z. $. eines
Anzeige- oder Schreiborgans, in Abhängigkeit von der Häufigkeit einer Impulsfolge
Das Hauptpatent beschreibt eine Meßeinrichtung nach dem Impulsfrequenzverfahren,
bei welcher als Empfangseinrichtung ein Nullgalvanometer dient. Dieses steuert selbsttätig
eine Vorrichtung zur Kompensation seines Einstellmomentes. Mit der Kompensationseinrichtung
ist das in Abhängigkeit von der Impulshäufigkeit einzustellende Schreib- oder Anzeigeglied
unmittelbar mechanisch gekuppelt.
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Die im Hauptpatent vorgesehene Meßschaltung bewirkt bei kleineren
Impulshäufigkeiten (bis etwa 6 Impulssek.) eine annähernd geradlinige Charakteristik
der Anzeigeskala. Bei größeren Impulshäufigkeiten ist die Skalencharakteristik im
oberen Bereiche stark zusammengedrückt. Für verschiedene Verwendungsgebiete ist
es jedoch wünschenswert, die Charakteristik der Gesamtübertragungseinrichtung, die
auf der Skala des Instrumentes zum Ausdruck kommt, zur Erzielung der günstigsten
Ablese- bzw. Meßgenauigkeit entweder vollkommen linear zu gestalten oder in bestimmten
Gebieten breit auseinanderzuziehen.
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Dies wird gemäß der Erfindung mit der Einrichtung des Hauptpatentes
in einfachster Weise durch Anordnung des vom Nullgalvanometer selbsttätig eingestellten
Widerstandes, von dessen Einstellung die Stellung des Anzeige- bzw. Schreiborgans
abhängt, in verschiedene Zweige der als Wheatstonesche Brücke ausgebildeten Meßschaltung
erreicht, je nach der gewünschten Skalencharakteristik.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. In Fig. z ist z das Nullinstrument der Empfangseinrichtung. Über
das Nullinstrument z sind zwei in bezug auf die Einstellung des Nullinstrumentes
einander entgegenwirkende Stromkreise I und II geführt.
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Der Kondensator .f ist mittels einer in der Zeichnung nur schematisch
veranschaulichten Umschalteeinrichtung derart in den Stromkreis I eingefügt, daß
er bei jeder Betätigung der Umschalteeinrichtung umgepolt oder vorübergehend in
den Stromkreis eingeschaltet wird. Die Betätigung der Umschalteeinrichtung erfolgt
in der bekannten Weise über ein Relais mittels der fernübertragenen Impulsfolge.
Der Kondensator q. wird somit bei jedem Impuls in den Stromkreis 1 eingeschaltet
oder umgepolt. Es
werden daher beim Betrieb der Übertragungseinrichtung
aus der Stromquelle io über den Kondensator q. dem Nullinstrument Impulse zugeleitet,
die bei konstanter Spannung der Stromquelle io eine konstante Intensität besitzen
und deren Häufigkeit der Häufigkeit der fernübertragenen Impulse proportional ist.
Um das Nullinstrument i nicht durch die einzelnen Impulse stoßartig zu beeinflussen,
ist eine Glättungsschaltung vorgesehen, die z. B. aus dem Widerstand 5 und dem Kondensator
ii besteht. Durch diese Glättungsschaltung wird aus den einzelnen Impulsen im wesentlichen
ein zusammenhängender, schwach pulsierender Gleichstrom gebildet.
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Die Richtung des Stromes im Stromkreis II ist der Richtung des Stromes
im ersten Stromkreis entgegengerichtet, so daß infolgedessen bei gleicher Größe
der Ströme beider Stromkreise das Nullinstrument stromlos wird und die Nullstellung
einnimmt. Ist der Strom im Stromkreis I größer als der im Stromkreis II, so schlägt
das Nullinstrument aus und verstellt dadurch in der unten noch näher beschriebenen
Weise den Widerstand 8, bis der Strom in dem Stromkreis I und das Nullinstrument
wieder in die Nullage zurückgekehrt ist. Da die Größe des Stromes in dem Stromkreis
II von der Einstellung des Widerstandes 8 abhängig ist, so gibt dessen Einstellung
ein Maß für die Stärke des Stromes im Stromkreis i und damit auch für die Häufigkeit
der fernübertragenen Impulsfolge. Dabei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beide
Stromkreise von der gleichen Stromquelle io gespeist werden, so hat eine Spannungsänderung
der Stromquelle eine entsprechende Änderung des Stromes in beiden Stromkreisen zur
Folge. Es wird also durch eine Spannungsänderung der Stromquelle =o das Verhältnis
der beiden Ströme in dem Stromkreis I und II nicht geändert. Die Einstellung des
Widerstandes 8 gibt daher unabhängig von Spannungsänderungen ein eindeutiges Maß
für die Häufigkeit der fernübertragenen Impulsfolge. Es besteht somit die Möglichkeit,
das einzustellende Glied mit der Einstellvorrichtung des Widerstandes 8 zu kuppeln.
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Die Einstellung des Widerstandes 8 in Abhängigkeit von dem Nullinstrument
kann in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise erfolgen. Es ist hierbei angenommen,
daß das Nullinstrument als Fallbügelgerät ausgebildet ist. Das Nullinstrument, von
dem nur der Fallbügel ja und der Zeiger 1b in Fig. 2 veranschaulicht sind, steuert
über zwei Bremshebel 13 und 14 und zwei Bremsscheiben 15 und 16 zwei Uhrwerke
17 und 18, die über Stirnräder 17j, i8 a mit zwei Hohlwellen ig und 2o gekuppelt
sind, die ihrerseits die beiden Seitenräder 2i und 22 eines Differentialgetriebes
tragen. Das Planetenrad23 des Differentialgetriebes wird von der Welle 24 getragen,
auf der der Spannungsteiler 8 in Form eines Ringrohrwiderstandes angeordnet ist.
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Die innerhalb des Ringrohres 8a angeordnete Widerstandsspirale 8b
geht nach außen in die beiden Klemmen b und d über. Wie leicht aus
der Zeichnung zu entnehmen ist, hat eine Drehung des Ringrohres über die Welle 24
zur Folge, daß die Widerstandsspirale 8b zu der Quecksilberfüllung verschoben wird.
Eine Drehung des Ringrohres wirkt also ebenso, als wenn bei einemWiderstand mit
Schiebekontakt dieser verschoben wird. Es kann daher der dargestellte Widerstand
mit den Klemmen b, d ohne weiteres an die Stelle des in Fig. i dargestellten
Widerstandes 8 treten, der lediglich der Übersichtlichkeit halber in Fig. i als
Widerstand mit Schiebekontakt dargestellt ist.
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Auf dem anderen Ende der Welle 24 ist der Schreibhebel 25 eines Registriergerätes
26 befestigt. Wie durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet, sucht das Uhrwerk
18 das mit ihm gekuppelte Seitenrad 22 des Differentialgetriebes im entgegengesetzten
Sinne zu drehen wie das Uhrwerk 17 das mit ihm gekuppelte Seitenrad2 i. Die Bremshebel
13 und i¢ werden mittels Federn 1311 bzw. i¢a in der dargestellten Lage gehalten,
in welcher über die Bremsscheiben 15 und 16 die Uhrwerke 17 und 18 am Ablauf verhindert
werden. Die einander zugekehrten Enden der Bremshebel 13 und 14 enden in einem solchen
Abstand voneinander, daß in der Nullstellung des Zeigers ib dieser beim Niederdrücken
des Fallbügels ja in die Lücke zwischen den beiden Bremshebeln gleitet, ohne diese
zu betätigen.
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Es sei angenommen, daß die fernübertragene Impulshäufigkeit ihren
Wert geändert habe, beispielsweise größer geworden sei und infolgedessen auch der
Strom in dem Stromkreis I (Fig. _) größer geworden sei. Das hat zur Folge, daß das
Nullinstrument nach der einen Seite ausschlägt und beim nächsten Niederdrücken des
Fallbügels ja (Fig. 2) der eine Bremshebel, beispielsweise der Bremshebel 13, von
der zugehörigen Bremsscheibe i¢ abgehoben und das Uhrwerk 17 freigegeben wird. Dieses
beginnt nunmehr abzulaufen und verstellt über das Stirnrad 17-" und die Hohlwelle
xg das Seitenrad 21, das seinerseits das Planetenrad 23 mitnimmt und dadurch den
Widerstand 8 verstellt. Hiermit ist in dem angenommenen Falle eine Erhöhung des
Stromes in dem Stromkreis II (Fig. i) verbunden. Sobald die Ströme in beiden Stromkreisen
wieder gleich sind, kehrt der Zeiger ib des Nullinstrumentes i in die Nullage zurück,
und der Bremshebel 13 sperrt über die Bremsscheibe 15 wieder das Uhrwerk 17. Ein
entsprechender Vorgang tritt ein, wenn infolge einer Verringerung der Häufigkeit-
der fernübertragenen Impulsfolge der Strom im Stromkreis I kleiner wird. In diesem
Falle schlägt das Nullinstrument nach der anderen Seite aus, und es
wird
der Widerstand 8 im entgegengesetzten Sinne verstellt, bis der Zeiger ib in die
Nullstellung zurückgekehrt ist.
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Durch Anordnung des Widerstandes 8 in dem dem Kondensatorzweig4 benachbarten
Brückenzweig der Meßschaltung (Fig. i) wird eine im unteren Bereich auseinandergezogene
und im oberen Bereich stark zusammengedrückte Anzeigeskala erreicht. Bei Schaltung
des Widerstandes 8 in den dem Kondensatorzweig 4 gegenüberliegenden Brückenzweig
(Fig. 3) erhält man eine vollkommen lineare Skala. Schaltet man, wie in Fig. 3 gestrichelt
gezeichnet, zum Kondensator .4 noch einen Parallelwiderstand 40, so wird eine im
unteren Bereich zusammengedrängte und im oberen auseinandergezogene Skala erreicht.
Eine im unteren Bereich auseinandergezogene und im oberen schwach zusammengedrückte
Skala erhält man durch Schaltung des Widerstandes 8 als Potentiometerwiderstand
zwischen den dem Kondensatorzweig benachbarten und gegenüberliegenden Brückenzweig
(Fig. 4). Hier wird der Ringrohrwiderstand nach Fig. 2 durch Hinzufügung eines weiteren
Kontaktes in an sich bekannter Weise als Potentiometerwiderstand ausgebildet. Die
Bezugszeichen der Fig. 3 und 4 sind dieselben wie in Fig. i, da es sich um die Einzelteile
derselben Meßeinrichtung wie in Fig. i handelt.
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Die Anzeigeskalencharakteristiken nach den verschiedenen Schaltungen
des Widerstandes 8 der Fig. i, 3 und 4, welche entsprechend den Figuren mit i',
3', 3", 4' bezeichnet sind, zeigt Fig. 5, in welcher als Abszissen die Impulse je
Sekunde J, als Ordinaten die Stellung des Ringrohres bzw. der Skalenausschlag a
aufgetragen sind. 3" stellt die Charakteristik nach der Schaltung von Fig. 3 mit
Widerstand 4o dar.
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Die Umpolung des Kondensators 4 kann bei kleinen Impulshäufigkeiten
mit einem sogenannten V. Sa.-Relais (mit doppelpoligen Umschaltekontakten) vorgenommen
werden, für höhere Impulshäufigkeiten wird zweckmäßig ein sogenanntes T.-Relais
(mit einpoligen Umschaltekontakten) angeordnet, bei welchem, um mit dem einfachen
Umschaltekontakt auszukommen, zwei Kondensatoren 4' und zwei Vorwiderstände 4" erforderlich
sind (vgl. Fig. 6). 4 stellt in dieser Figur den vom Relais betätigten einpoligen
Umschalter dar.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. i, 3 und 4 bilden die beiden
Stromkreise Lund II im Prinzip eine Wheatstonesche Brücke, deren Diagonalzweig durch
das Nullinstrument i gebildet wird. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit,
die beiden Stromkreise I und II in zwei getrennte Kreise aufzulösen, die dabei zweckmäßig
wiederum von der gleichen Stromquelle gespeist werden.