DE584954C

DE584954C - Device for remote monitoring of measuring instruments

Info

Publication number: DE584954C
Application number: DESCH81844D
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1927-02-24
Filing date: 1927-02-24
Publication date: 1933-09-27

Description

Einrichtung zur Fernüberwachung von Meßinstrumenten Die Erfindung dient zur Fernüberwachung von Meßinstrumenten, insbesondere zur Fernanzeige von Zeigerstellungen u. dgl. Als Beispiel wird im folgenden die Fernkontrolle des Ausschlages eines Zeigers beschrieben. Zu diesem Zweck sind, wie dies in der Bildtelegraphie bekannt ist, zwei synchron rotierende Einrichtungen vorgesehen, deren einte mittels einer lichtelektrisch empfindlichen Anordnung die Winkelstellung eines Lichtzeigers elektrisch zu markieren und zu übertragen gestattet, und deren z@veite, am Überwachungsort beündliche, durch synchronen und konphasen Antrieb die Stellung des Lichtzeigers durch einen auslösenden Stromimpuls optisch oder akustisch wiederzugeben oder abzubilden erlaubt. Die rotierenden Teile werden am zweckmäßigsten durch voneinander unabhängige, auf genau gleiche Frequenz abgestimmte Tongeneratoren mittels Synchronmotoren im Gleichlauf erhalten. Als konstanten Tongenerator benutzt man am einfachsten eine Stimmgabel oder einen Elektrönenröhrensender. Die von dem Tongenerator erzeugte Frequenz wird nach gehöriger Verstärkung einem Synchronmotor beliebiger Art zugeführt, der entweder die gesamte Antriebsleistung der rotierenden Einrichtung oder aber nur eine zur Intritthaltung eines besonderen Hauptmotors ausreichende Teilleistung zu liefern hat.Device for remote monitoring of measuring instruments The invention is used for remote monitoring of measuring instruments, in particular for remote display of Pointer positions and the like. The following is an example of remote control of the deflection a pointer described. For this purpose are as shown in the picture telegraph is known, two synchronously rotating devices are provided, the one means a photoelectrically sensitive arrangement the angular position of a light pointer electrical marking and transmission permitted, and their time at the monitoring location The position of the light pointer is determined by synchronous and conphase drive to reproduce or depict optically or acoustically by a triggering current pulse permitted. The rotating parts are most appropriately controlled by independent, Tone generators tuned to exactly the same frequency by means of synchronous motors in the Maintain synchronism. The easiest way to use a constant tone generator is to use one Tuning fork or an electron tube transmitter. The one generated by the tone generator Frequency is fed to a synchronous motor of any type after appropriate amplification, either the entire drive power of the rotating device or else only a partial power sufficient to keep a particular main engine running has to deliver.

Die eine der synchron rotierenden Einrichtungen befindet sich am Orte des - zu kontrollierenden Instrumentes, .die zweite an dem Ort der Beobachtung. Die elektrische Verbindung beider erfolgt durch Draht oder drahtlos mittels geeigneter Sender und Empfänger. Erfolgt die Verbindung mittels Hochfrequenzträgertones längs Starkstrom-Leitungen, so liegt es nahe, den Synchronlauf der Einrichtungen unter Benutzung der Netzfrequenz selber mittels von dieser betriebener Synchronmotoren zu sichern. Besser ist dabei jedoch der vorbeschriebene Antrieb durch voneinander unabhängige gleichgestimmte Tongeneratoren, weil häufig in Starkstromnetzen die Fernkontrolle eines Instrumentes gerade dann wichtig ist, wenn infolge Leitungsbruch, Erdschluß einer Phase oder anderer Ursachen die niederfrequente Starkstromverbindung. zwischen überwachter und überwachender Stelle gestört ist und nur noch die hochfrequente Verbindung weiterbesteht.One of the synchronously rotating devices is on site of the instrument to be checked, the second at the point of observation. The electrical connection of the two is made by wire or wirelessly by means of suitable Sender and receiver. The connection is made longitudinally using high-frequency carrier tones Power lines, so it stands to reason, the synchronous operation of the facilities under Use of the mains frequency itself by means of synchronous motors operated by it to secure. However, the above-described drive by one another is better independent tone generators with the same tuning, because they are often used in power systems Remote control of an instrument is particularly important when, as a result of a line break, Earth fault of a phase or other causes of the low-frequency power connection. between the monitored and the monitoring point is disturbed and only the high-frequency one Connection still exists.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel.The drawing illustrates the invention using an exemplary embodiment.

In Abb. i bedeutet i den Zeiger und -- die Skala eines Meßinstrumentes, dessen Ausschlag fernkontrollierbar gemacht werden soll, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß eine entsprechende optische oder akustische Winkelmarkierung auf einer mit 2 gleichartigen Skala 3 der Überwachungseinrichtung geliefert wird. Diese Markierung müßte also am Orte der gestrichelten Linie 18 auf der Skala 3. erfolgen,' da diese Stellung derjenigen des Zeigers i auf Skala z entspricht. Zur Ausführung des Erfindungsgedankens trägt der Zeiger i auf seiner Drehachse, im Winkel von 45' gegen diese geneigt, einen leichten Spiegel4. Auf diesen fällt in Richtung der Drehachse ein paralleles Strahlenbündel, welches rechtwinklig in der Richtung des Zeigers abgelenkt wird und durch die gestrichelte Doppellinie 5 angedeutet ist. Dieser künstliche Lichtzeiger rotiert mit i und bleibt bei jedem Ausschlage relativ zu i in gleicher Lage. Konaxial mit dem Zeiger i rotiert nun eine lichtelektrisch empfindliche Zelle 6 mit Zuleitungen, die an Schleifringen 8 und 9 enden, von denen der Strom durch Schleifbürsten abgenommen und der Senderanordnung io zugeführt wird. Diese umfaßt alle etwa notwendigen Verstärker- und sonstigen Einrichtungen, um kurzzeitige Stromimpulse, je nach Lage des Falles, hoch- oder niederfrequent zu übertragen. Als lichtelektrische Zelle 6 wird man am zweckmäßigsten eine Selenzelle benutzen, jedoch ist auch eine Photozelle nach E 1 s t e r und G e i t e 1 anwendbar und bei sehr kurzer Dauer der Stromstöße sogar vorzuziehen.In Fig. I i means the pointer and - the scale of a measuring instrument, whose rash is to be made remotely controllable, according to the invention in that a corresponding optical or acoustic angle marking on a is supplied with 2 similar scale 3 of the monitoring device. This mark would have to take place at the location of the dashed line 18 on the scale 3, because this Position corresponds to that of the pointer i on scale z. To carry out the idea of the invention the pointer i carries on its axis of rotation, im 45 'angle against this inclined to a light mirror 4. This falls in the direction of the axis of rotation a parallel bundle of rays, which is perpendicular in the direction of the pointer is deflected and is indicated by the dashed double line 5. This artificial one The light pointer rotates with i and remains the same with each deflection relative to i Location. A photoelectrically sensitive cell now rotates conaxially with the pointer i 6 with leads that end at slip rings 8 and 9, from which the current flows through Abrasive brushes removed and fed to the transmitter assembly io. This includes all necessary amplifiers and other devices to avoid short-term current pulses, Depending on the situation, to transmit at high or low frequency. As photoelectric Cell 6 is most expediently a selenium cell, but there is also one Photocell according to E 1 s t e r and G e i t e 1 can be used and with a very short duration even preferable to power surges.

Abb. 2 veranschaulicht in verkleinertem Maßstabe die soeben beschriebene übertragungsanordnung in der Seitenansicht. Rechts von der gestrichelten Linie 23, 24 ist die Synchronantriebseinrichtung 22 nur angedeutet, links davon die mit der Achse 2i rotierende lichtelektrische Anzeigeeinrichtung im Querschnitt vollständig dargestellt. Eine flachzylindrische Scheibe 7 trägt an der Peripherie die lichtelektrische Zelle 6, deren Klemmen mit den Schleifringen 8 und 9 verbunden sind. Eine durch einen Träger i9 in fester Lage gehaltene Beleuchtungsvorrichtung 2o umfaßt eine Lichtquelle und eine Optik zum Parallelmachen der Strahlen, die durch einen festen Spiegel oder ein Prisma einem drehbaren Spiegel 4 in der Drehachse des Zeigers i zugeführt und von ihm radial abgelenkt werden. Man ersieht hieraus deutlich, daß bei jeder Umdrehung der Scheibe 7 die lichtelektrische Zelle 6 einmal durch das Lichtbündel s hindurchgeht. Der Zeitpunkt dieses Durchtritts, bezogen auf einen festliegenden Anfangspunkt der Umdrehung, ändert sich mit dem Ausschlag des Zeigers i, und es handelt sich nun darum, jeweils im Moment des Durchganges von 6 durch den Lichtzeiger an der Überwachungsstelle ein optisches oder akustisches Zeichen auszulösen, welches infolge des synchronen und konphasen Laufes beider rotierenden Einrichtungen auf die der jeweiligen Lage des Zeigers i entsprechende Stelle der Skala 3 fällt.Fig. 2 illustrates, on a reduced scale, the one just described transmission arrangement in the side view. To the right of the dashed line 23, 24, the synchronous drive device 22 is only indicated, to the left of it the one with the Axis 2i rotating photoelectric display device in cross section complete shown. A flat cylindrical disk 7 carries the photoelectric disk on the periphery Cell 6, the terminals of which are connected to slip rings 8 and 9. One through a carrier i9 held in a fixed position lighting device 2o comprises a Light source and optics for making the rays parallel, passing through a fixed Mirror or a prism a rotatable mirror 4 in the axis of rotation of the pointer i fed and deflected radially by him. One can see clearly from this that with each revolution of the disc 7, the photoelectric cell 6 once through the Light beam s passes through. The time of this passage, based on a fixed starting point of the revolution, changes with the deflection of the pointer i, and it is now a question of each moment of the passage of 6 through the light pointer at the monitoring point an optical or acoustic signal to trigger, which as a result of the synchronous and conphase running of both rotating Facilities to the position corresponding to the respective position of the pointer i Scale 3 falls.

Zu diesem Zweck ist an der Überwachungsstelle auf der 7 entsprechenden Scheibe 16 mit den Stromzuführungsschleifringen 14 und 15 eine den Zeigerausschlag direkt fernsichtbar machende Leuchtröhre 17 angebracht. Diese wird durch den von 6 über den Sender io und den Empfänger i i gelieferten Stromstoß kurzzeitig erregt und leuchtet auf. In dem gezeichneten Fall würde die Lichterregung der rotierenden Röhre an der Stelle der gestrichelten Linie 18 stattfinden, weil in diesem Zeitpunkt gerade auf der Senderseite die Zelle 6 durch das Lichtbündel 5 hindurchfährt. Als Leuchtröhre kann eine Glimmlampe bekannter Art oder eine Neonröhre mit Kapillare dienen. Eine solche Lampe läßt sich ferner durch eine Funkenstrecke ersetzen; die den jeweils unter ihr liegenden Teil der Skala 3 hell beleuchtet bzw. durch ein elektromagnetisches oder elektrodynamisches Lichtrelais (bewegten Lichtspiegel u. dgl.). Auch kann ein träg" heitlsloses Lichtrelais, beruhend auf den magnetooptischen oder elektrooptischen Effekten an polarisiertem Licht, Verwendung finden, z. B. eine Kerrzelle. Die Anordnung aller dieser Lichtrelais erfolgt dann ähnlich wie auf der Senderseite, d. h. man läßt zweckmäßig den von den Lichtrelais ausgelösten Strahl auf einen synchron mit der senderseitigen Verteilerscheibe 7 rotierenden Ablenkungsspiegel fallen, der die Lichtmarke in radialer Richtung auf eine bestimmte Stelle der Skala wirft. For this purpose, a fluorescent tube 17 which makes the pointer deflection directly visible from a distance is attached to the monitoring point on the disk 16 corresponding to 7 with the power supply slip rings 14 and 15. This is briefly excited by the current surge supplied by 6 via the transmitter io and the receiver ii and lights up. In the case shown, the light excitation of the rotating tube would take place at the point of the dashed line 18, because at this point in time the cell 6 is passing through the light bundle 5 on the transmitter side. A neon lamp of a known type or a neon tube with a capillary can serve as the fluorescent tube. Such a lamp can also be replaced by a spark gap; which brightly illuminates the part of the scale 3 below it or by means of an electromagnetic or electrodynamic light relay (moving light mirror and the like). An inert light relay based on the magneto-optical or electro-optical effects of polarized light can also be used, e.g. a Kerr cell The triggered beam fall on a deflection mirror rotating synchronously with the transmitter-side distributor disk 7, which throws the light mark in the radial direction onto a specific point on the scale.

Zu Beginn der Übertragung muß der phasenrichtige Lauf der. beiden Scheiben 7 und 16 gesichert werden. Dies geschieht am zweckmäßigsten wie folgt: An einer bestimmten Stelle des Umfanges von 7 ist eine Beleuchtungseinrichtung 12 vorgesehen, durch deren Lichtstrahl sich die Zelle 6 bei jeder Umdrehung einmal hindurchbewegt. Ist zunächst die Beleuchtungseinrichtung für den Spiegel 4 noch nicht eingeschaltet, sondern nur 12, so liefert die Zelle 6 beim Vorübergleiten an 12 ein eindeutiges Phasenzeichen. An der überwachungsstelle bringt dieses Phasenzeichen die Glimmlampe 17 oder deren Ersatzindikator an irgendeinem Punkte des Kreisumfanges zum Ansprechen. Man erzeugt nun, falls die Phase nicht stinkt, einen Schlupf von 16 relativ zu 7, z. B. mit Hilfe eines in den Antrieb eingeschalteten Differentialgetriebes oder indem man den drehbar angeordneten Stator des Synchronmotors langsam herumdreht. Durch diesen Schlupf kann der Aufleuchtpunkt von i7 nur mit der Marke 13, die der Lage von 12 auf der Senderseite entspricht, in Übereinstimmung gebracht werden. Nachdem 6 und 17 nunmehr phasenrichtig laufen, kann die Fernablesung durch Einschalten der Lichtzeigerbeleuchtung 2o beginnen. Ein entsprechendes Verfahren kann man bei der akustischen Kontrolle zur Phaseneinstellung auf der Empfangsseite anwenden.At the beginning of the transmission, the correct phase of the. both discs 7 and 16 are secured. This is most expediently done as follows: At a certain point on the circumference of 7, a lighting device 12 is provided, through the light beam of which the cell 6 moves once with each revolution. If the lighting device for the mirror 4 is initially not yet switched on, but only 12, the cell 6 delivers a clear phase symbol when it glides past 12. At the monitoring point, this phase sign causes the glow lamp 17 or its substitute indicator to respond at any point on the circumference. If the phase does not stink, you now generate a slip of 16 relative to 7, e.g. B. with the help of a differential gear connected to the drive or by slowly turning the rotatably arranged stator of the synchronous motor. Due to this slippage, the lighting point of i7 can only be brought into line with the mark 13, which corresponds to the position of 12 on the transmitter side. After 6 and 17 are now in phase, the remote reading can begin by switching on the light pointer illumination 2o. A corresponding procedure can be used for the acoustic control for phase adjustment on the receiving side.

Abb.3 zeigt den Ersatz der lichtelektrischen Zelle 6 durch eine photoelektrische Zelle 25. Diese eignet sich in der gezeichneten ringförmigen Ausführung von an sich bekannter Art vornehmlich zur Anwendung bei vorhandenen Meßinstrümenten, die keine nachträgliche Anbringung eines Spiegels gestatten. Benutzt wird hierbei das Reflexionsprinzip, derart, daß der dunkel gefärbte Zeiger die Reflexion eines die helle Skala überfahrenden Lichtkegels verändert oder unterbricht. Ein paralleles Strahlenbündel wird in der Achse des Zeigers einem Ablenkprisma 28 zugeführt, der radiale Strahl durch ein zweites Ablenkprisma 27 wieder umgebogen und durch eine Linse 26 durch die offene Mitte der Zelle 25 hindurch auf die Skala 2 konzentriert. Die gesamte Einrichtung, umfassend die Teile 25 bis 28, rotiert an Stelle der in Abb. 2 beschriebenen Anordnung mit Synchrongeschwindigkeit. Man stellt die Konvergenz des Lichtes, d. h. die -Breite des gleitenden Lichtflecks, auf der Skala so ein, daß die schmalen Teilstriche höchstens einen kleinen Bruchteil der Strahlen absorbieren, also die ausreichende Reflexion auf die photoelektrisch empfindliche Kaliumelektrode der. Zelle 25 nicht zu stören vermögen, während der breitere Zeiger i, der zweckmäßig geschwärzt wird, von dem auftretenden Licht so viel verschluckt, daß ein unzureichender Rest auf 25 reflektiert wird. So markiert der Zeiger i bei der Drehung der beschriebenen Einrichtung jedesmal seine Stellung dadurch, daß der Photostrom stark abnimmt. Dieser Vorgang wird vom. Sender zum Empfänger übertragen und dort in gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben, zur Auslösung der optischen oder akustischen Markierung verwertet. Vorteilhaft ist es bei der soeben beschriebenen Abänderung nach Abb. 3, wenn man für das Gleiten des von der Skala 3 zu reflektierenden Lichtflecks eine kontinuierlich helle Zone im Skalenfeld finden kann, die nur durch den Zeiger selbst, nicht aber durch Teilstriche oder Ziffern von= dunkler Färbung unterbrochen wird. Natürlich kann man für diese Art von Reflexionsabtastung der Zeigerstellung statt der Photozelle auch eine passend gestaltete Selen-, Antimonit- oder sonstige Zelle von genügender Lichtempfindlichkeit verwenden.Fig.3 shows the replacement of the photoelectric cell 6 by a photoelectric one Cell 25. This is suitable in the drawn ring-shaped execution of per se known type primarily for use with existing measuring instruments that do not have any Allow subsequent attachment of a mirror. The reflection principle is used here, in such a way that the dark-colored pointer is the reflection of one passing over the light scale Light cone changes or interrupts. A parallel bundle of rays is created in the Axis of the pointer fed to a deflection prism 28, the radial beam through a second deflection prism 27 bent back and through a lens 26 through the open Concentrated through the middle of the cell 25 on the scale 2. The whole facility, comprising the parts 25 to 28, rotates instead of the arrangement described in FIG with synchronous speed. One puts the convergence of light, i. H. the width of the sliding light spot, on the scale in such a way that the narrow graduation marks are at most absorb a small fraction of the rays, so the sufficient reflection on the photoelectrically sensitive potassium electrode of the. Cell 25 not to disturb able, while the wider pointer i, which is appropriately blackened, of the occurring light is swallowed so much that an insufficient remainder is reflected on 25 will. Thus, the pointer i marks each time the device described is rotated its position in that the photocurrent decreases sharply. This process is supported by the. Transmitter to the receiver and there in the same way, as described above, used to trigger the optical or acoustic marking. Is beneficial it with the just described modification according to Fig. 3, if one for the sliding of the light spot to be reflected by the scale 3 has a continuously bright zone in the scale field can only be found by the pointer itself, but not by tick marks or digits of = dark coloring is interrupted. Of course you can go for this Type of reflection scanning of the pointer position instead of the photocell also a suitable one designed selenium, antimonite or other cell of sufficient light sensitivity use.

Läßt man die beiden Scheiben- 7 und 16 mit mehr als etwa 15 Umdrehungen in der Sekunde sich drehen, so erhält man bei Benutzung eines Lichtindikators auf der Skala 3 einen stehenden Lichteindruck, der im gleichen Rhythmus und Maße wie die Ausschläge des fernkontrollierten Zeigers i auf der Skala 3 hin und her wandert.If you leave the two discs 7 and 16 with more than about 15 revolutions turn in the second, you get on using a light indicator the scale 3 a standing light impression, which in the same rhythm and dimensions as the deflections of the remotely controlled pointer i on the scale 3 moves back and forth.

Der Vorteil der vorstehend beschriebenen Anwendung eines Lichtzeigers zur Fernmeldung der Zeigerstellung beruht besonders darin, daß hierbei keinerlei reibende oder ablenkende Kräfte auf den Zeiger ausgeübt werden, die seinen Ausschlag fälschen könnten. Dies ist z. B. der Fall, wenn man die lichtelektrische Anordnung durch einen rotierenden Kontaktgeber oder durch eine elektromagnetische Anordnung ersetzt denkt, welche z. B. durch Induktion eines mit dem Zeiger beweglichen Eisenstückes auf eine an Stelle der Zelle 6 umlaufende Spule wirken könnte.The advantage of using a light pointer as described above for remote reporting of the pointer position is based particularly on the fact that here no Frictional or distracting forces are exerted on the pointer, which causes its deflection could fake. This is e.g. B. the case when you consider the photoelectric arrangement by a rotating contactor or by an electromagnetic arrangement replaces thinks which z. B. by induction of a piece of iron movable with the pointer could act on a rotating coil instead of the cell 6.

Wenn im vorstehenden die Anwendung rotierender Einrichtungen zur Fernmeldung der Zeigerstellung zugrunde gelegt ist, soll damit nicht gesagt sein, daß die Erfindung sich auf Einrichtungen mit Kreisbewegung beschränkt. Es können auch phasenrichtig und synchron schwingende und, allgemein gesprochen, in beliebigen Bahnen konform beim Sender und Empfänger bewegte Anzeigevorrichtungen Verwendung finden.If in the above the use of rotating equipment for remote reporting the pointer position is based, it should not be said that the invention limited to devices with circular motion. It can also be in phase and synchronously oscillating and, generally speaking, conforms in any path Find moving display devices at the transmitter and receiver use.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for remote monitoring of display and Measuring instruments, in particular for remote reporting of pointer positions, using synchronously and conphasly moving picture telegraphic devices, characterized in that, that the measuring instrument pointer to be checked (i) is a light weight that can be rotated with it Mirror (q.) Carries a beam of light in a fixed orientation relative to the pointer allowed to move, and that the respective position of this light beam (5) by a Photoelectrically sensitive cell (6) moving synchronously with the receiving side controlled and is transmitted to the monitoring point.

2. Device according to claim i, characterized in that the pointer (i) traverses the instrument scale and interrupts the light beam reflected by it and this interruption process transmitted to the monitoring point by a photoelectrically sensitive cell (25) will.