DE595939C

DE595939C - Arrangement for the remote transmission of the pointer deflection from measuring devices by means of pulses using a rotating collector

Info

Publication number: DE595939C
Application number: DE1930595939D
Authority: DE
Original assignee: ROLF SCHNEIDER DIPL ING
Current assignee: ROLF SCHNEIDER DIPL ING
Priority date: 1930-02-23
Filing date: 1930-02-23
Publication date: 1934-04-24

Description

Anordnung zur Fernübertragung des Zeigerausschlages von Meßgeräten mittels Impulse unter Verwendung eines umlaufenden Kollektors Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Fernübertragung von Meßwerten unter Verwendung eines umlaufenden Kollektors, welche nach dem sogenannten Zeitimpulsverfahren arbeitet, und insbesondere auf eine Einrichtung dieser Art, bei welcher der Zeiger des zu überwachenden Meßinstrumentes einen Teil des Gebers, der die Impulsdauer entsprechend dem Zeigerausschlag bestimmt, mechanisch antreibt.Arrangement for remote transmission of the pointer deflection of measuring devices by means of pulses using a rotating collector The invention relates on a device for the remote transmission of measured values using a rotating collector, which works according to the so-called time pulse method, and in particular to a device of this type in which the pointer of the to monitoring measuring instrument a part of the encoder, which the pulse duration accordingly determined by the pointer deflection, drives mechanically.

Bei den bekannten Anordnungen dieser Art wird durch den Zeiger entweder.eine Schleifbürste längs der Mantellinie eines ständig umlaufenden Zylinders verschoben, der nebeneinander verschieden lange Segmente (im Umfang gemessen) trägt, oder die Zeigerachse trägt selbst einen Zylinder (sog. Kollektor), der mit dem Zeiger pendelt und dabei eine veränderliche Berührungsdauer zwischen einer umlaufenden Schleifbürste und einem Segment des Zylinders einstellt. Das Verhältnis dieser Berührung zum ganzen Umfang des Zeigers wird hier, wie auch im erstgenannten Fall, als Stromzeitverhältnis auf die Fernleitung und den Empfänger, einen Ouotientenmesser, übertragen.In the known arrangements of this type, the pointer either.eine Abrasive brush moved along the surface line of a continuously rotating cylinder, who carries segments of different lengths (measured in circumference) next to each other, or the The pointer axis itself carries a cylinder (so-called collector) that oscillates with the pointer and thereby a variable duration of contact between a rotating grinding brush and a segment of the cylinder. The relationship between this contact and the whole The scope of the pointer is here, as in the first-mentioned case, as the current-time ratio transferred to the long-distance line and the receiver, an ouotient knife.

Diese beiden bekannten Einrichtungen erreichen ihren Zweck nur bei verhältnismäßig groben Meßinstrumenten, da die freie Beweglichkeit des Zeigersystems sowohl durch den Kraftverbrauch der Kupplung, die im ersten Fall erfordert wird, wie auch im anderen genannten Fall durch das Trägheitsmoment des auf der Zeigerachse sitzenden Kollektors erheblich gehemmt wird. Feinere Meßinstrumente, wie beispielsweise die elektrischen Strom-, Spannungs-, Arbeits- und Leistungsmesser der elektrischen Kraftwerke, bei denen es. auf genaue ungehemmte Einstellung des Zeigersystems ankommt, können mit diesen bekannten Vorrichtungen nicht ausgerüstet werden.These two known devices only achieve their purpose at relatively coarse measuring instruments, as the pointer system can move freely both by the power consumption of the clutch, which is required in the first case, as in the other case mentioned by the moment of inertia of the on the pointer axis seated collector is significantly inhibited. Finer measuring instruments such as the electrical current, voltage, work and power meters of the electrical Power plants where there is. the exact, uninhibited setting of the pointer system is important, cannot be equipped with these known devices.

Gegenstand der Erfindung ist eine Meßwertübertragung, die ebenfalls einen Kollektor anwendet, jedoch dabei eine Entlastung des Zeigersystems derart erreicht, daß diese Über- tragungsmethode nunmehr für die erwähnten feineren Meßinstrumente benutzbar wird. Zu diesem Zweck wird die Achse eines dauernd umlaufenden Kollektors in der Verlängerung der Zeigerachse angeordnet und der Zeiger des Meßgerätes mit einer auf dem Kollektorumfang quer zur Achsrichtung schleifenden Kontaktfahne ausgerüstet, die zusammen mit einer zweiten feststehenden Kontaktfahne an einem dem größten Zeigerausschlag gleichen oder ihn übertreffenden stromleitenden Segment des Kollektors Stromzeiten einstellt, die ein Maß für den jeweils zu übertragenden Zeigerausschlag sind. Die Stromdauer ist im besonderen proportional der Differenz zwischen Segment- und Ausschlaglänge.The invention, however, it reaches a measurement value transmission, which also applies a collector a relief of the system pointer such that this excess tragungsmethode now usable for the aforementioned finer gauges is. For this purpose, the axis of a continuously rotating collector is arranged in the extension of the pointer axis and the pointer of the measuring device is equipped with a contact lug that slides across the circumference of the collector and which, together with a second fixed contact lug on a current-conducting one that is equal to or greater than the largest pointer deflection Segment of the collector sets current times that are a measure of the pointer deflection to be transmitted. In particular, the current duration is proportional to the difference between the segment length and the deflection length.

Die Fahne folgt ungehindert den Schwankungen des Zeigers, denn ihre Reibung am Kollektorumfang ist vernachlässigbar klein, da sie mit ganz geringem Druck aufliegt. Das Trägheitsmoment, das durch diese Fahne bedingt wird, ist wegen der geringen Maße der letzteren wesentlich kleiner als-dasjenige eines Kollektors, der gemäß dem Bekannten auf die Zeigerachse gesetzt würde. Eine kraftverzehrende Kupplung zwischen Zeigerachse und Kontaktfahne ist ebenfalls nicht vorhanden. Soll auch der letzte Rest von Hemmung des Zeigers durch die Reibung der Fahne am Kollektor vermieden werden, so wird gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung neben der Fahne am Zeiger eine zweite, genau gleiche Fahne angebracht, die auf dem Umfang einer Trommel oder Scheibe schleift, die hinsichtlich der Umfangsreibung dem Kollektor genau gleichwertig ist, jedoch in entgegengesetzter Richtung mit gleicher Geschwindigkeit umläuft. Alsdann heben sieh die durch beide Fahnen aufden Zeiger übertragenen Tangentialkräfte auf, so daß auf den Zeiger nur noch die Kraft seines eigenen Verstellungssystems wirkt. Die Ausgleichstrommel kann z. B. ebenfalls als Kollektor ausgebildet sein und elektrisch für den Zweck der Übertragung mitbenutzt werden.The flag follows the fluctuations of the pointer unhindered, because hers Friction on the collector circumference is negligibly small, since it is very small Pressure is applied. That Moment of inertia caused by this flag is, because of the small dimensions of the latter, is much smaller than -that of a collector which, according to the known, would be placed on the pointer axis. One There is also no power-consuming coupling between the pointer axis and the contact tab available. Should also the last remnant of inhibition of the pointer by the friction of the Flag on the collector are avoided, according to a further training of the Invention next to the flag on the pointer a second, exactly the same flag attached, which grinds on the circumference of a drum or disk, which in terms of circumferential friction is exactly equivalent to the collector, but in the opposite direction with the same Speed revolves. Then see them raise both flags to the pointer transferred tangential forces, so that only the force of his pointer remains own adjustment system works. The compensation drum can, for. B. also as Collector be designed and used electrically for the purpose of transmission will.

Da zwecks Geringhaltung des . Reibungswiderstandes der Anliegedruck der Fahnen so niedrig wie möglich gewählt werden muß, so wird, um ein etwaiges Versagen des Kontaktes auf einer Stelle des Kollektorsegments unschädlich zu machen, in den Kollektorstromkreis bei entsprechend hoch gewählter Spannung gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung eine Glimmlampe eingeschaltet, die erst ihrerseits, sobald sie gezündet wird, durch ihre Glimmluftstrecke den Leitungsstrom herstellt und diesen dann unabhängig von weiterhin etwa schwankenden Werten des Fahnenkontaktes aufrechterhält, bis der Strom am Ende des Segments gänzlich ausgeschaltet bleibt.In order to keep the. Frictional resistance of the contact pressure The flags must be chosen as low as possible so as to avoid any failure of the contact on one point of the collector segment, in the Collector circuit with a correspondingly high selected voltage according to another Training of the invention switched on a glow lamp, which in turn, as soon as it is ignited, produces the conduction current through its glowing air path and this then maintains irrespective of any further fluctuating values of the flag contact, until the power is completely switched off at the end of the segment.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch veranschaulicht. 11T ist das Meßwerk eines Meßinstrumentes beliebiger Bauart, durch welches die fernzuübertragende Meßgröße angezeigt wird. Am Zeiger Z des Meßinstrumentes M ist eine Schleifbürste B1 angebracht, welche. auf dem Umfang eines umlaufenden Kollektors K schleift. Eine feststehende Bürste BZ macht ebenfalls dauernd Kontakt mit dem Kollektor K. Die Bürste B1 wird je nach dem Ausschlag des Zeigers Z relativ zur Bürste BZ verschoben, und zwar ist der Abstand der beiden Bürsten B1 und B, am größten, wenn der Zeiger am (linken) Anfang der Skala steht, am kleinsten bei Vollausschlag desZeigers. Demgemäß ist die Kontaktdauer, während welcher der Stromkreis eines Relais R über ein genügend großes Kollektorsegment und dia Bürsten B1 und B2 geschlossen wird, eine Funktion des Winkels, welcher durch die Bürsten B1 und B. gebildet wird (Bürstenwinkel), bzw. des Ausschlagwinkels des Zeigers Z. Im besonderen ist bei konstanter Umlaufgeschwindigkeit des Kollektors die Dauer des Stromes proportional der Zeit, während welcher das Kontaktsegment die Bürsten verbindet, also proportional dem Unterschied zwischen dem Bürsten- und Segmentwinkel. Abb. 2 veranschaulicht diese Beziehungen. Der Bürstenwinkel ist mit a1, der Segmentwinkel mit a2 bezeichnet. Es ist ersichtlich, daß letzterer den maximalen Wert des ersteren übertreffen oder -wenigstens erreichen muß. Bezeichnet st die Drehzahl des Kollektors in der Minute und t die Dauer der leitenden Verbindung der Bürsten durch das Segment in Sekunden, so ist Somit ist bei konstanter Drehzahl die Zeit t direkt proportional der genannten Winkeldifferenz, also proportional dem Zeigerausschlag.The invention is illustrated schematically in the drawing. 11T is the measuring mechanism of a measuring instrument of any type, by which the measured variable to be remotely transmitted is displayed. A grinding brush B1 is attached to the pointer Z of the measuring instrument M, which. grinds on the circumference of a rotating collector K. A stationary brush BZ also makes permanent contact with the collector K. The brush B1 is moved relative to the brush BZ depending on the deflection of the pointer Z, and the distance between the two brushes B1 and B is greatest when the pointer is at ( left) at the beginning of the scale, lowest when the pointer is full. Accordingly, the contact duration during which the circuit of a relay R is closed via a sufficiently large collector segment and brushes B1 and B2 is a function of the angle formed by brushes B1 and B. (brush angle) or the deflection angle of the Pointer Z. In particular, at constant speed of rotation of the collector, the duration of the current is proportional to the time during which the contact segment connects the brushes, i.e. proportional to the difference between the brush and segment angle. Figure 2 illustrates these relationships. The brush angle is designated with a1, the segment angle with a2. It can be seen that the latter must exceed or at least reach the maximum value of the former. St designates the speed of the collector in the minute and t the duration of the conductive connection of the brushes through the segment in seconds, so is Thus, at a constant speed, the time t is directly proportional to the aforementioned angular difference, i.e. proportional to the pointer deflection.

In der Fernleitung F entstehen Stromimpulse, deren Zahl in der Zeiteinheit konstant und durch die Kollektordrehzahl bestimmt ist, deren zeitliche Dauet aber je nach dem Zeigerausschlag des Meßwerkes rill veränderlich ist.' Abb. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf zweier verschiedener Impulsreihen.In the long-distance line F there are current pulses, the number of which is in the unit of time constant and determined by the collector speed, but its duration depending on the pointer deflection of the measuring mechanism rill is variable. ' Fig. 3 shows the temporal course of two different pulse series.

Die Empfangsanordnung besteht beispielsweise aus dem Relais R, das im Rhythmus der ankommenden Impulse den Stromkreis der Batterie E konstanter Spannung schließt und das Meßinstrument I betätigt. I ist z. B. ein Drehspulinstrument, das den algebraischen Mittehvert des im Batteriekreis fließenden Stromes anzeigt. Da, wie Abb. 3 zeigt, das Stromzeitintegral f i - dt der vom Sender erzeugten Impulse direkt proportional dem Zeigerausschlag des Senderinstrumentes AI ist, so ist auch der Ausschlag des Empfangsmeßinstrumentes I direkt proportional der übertragenen ließgröße.The receiving arrangement consists, for example, of the relay R, which closes the circuit of the constant voltage battery E in the rhythm of the incoming pulses and actuates the measuring instrument I. I is e.g. B. a moving coil instrument that displays the algebraic average of the current flowing in the battery circuit. Since, as Fig. 3 shows, the current time integral f i - dt of the impulses generated by the transmitter is directly proportional to the pointer deflection of the transmitter instrument AI, the deflection of the receiving measuring instrument I is also directly proportional to the transmitted size.

Die Kollektordrehzahl bzw. die Impulszahl kann ohne Nachteil für den Zeiger des Senders so hoch gewählt werden (z. B. 50 pro Sek.), daß auch ganz kurzzeitig auftretende Änderungen der Meßgröße vom#Sender übertragen werden. Infolge dieser Möglichkeit kann die Dämpfung des Empfangsmeßinstrumentes I klein gewählt werden, so daß die Empfangsanordnung sehr empfindlich wird und selbst kurzzeitige Schwankungen der Impulsdauer anzeigt.The collector speed or the number of pulses can be selected so high (e.g. 50 per second) without any disadvantage for the pointer of the transmitter that even very brief changes in the measured variable are transmitted by the transmitter. As a result of this possibility, the attenuation of the receiving measuring instrument I can be selected to be small, so that the receiving arrangement becomes very sensitive and even indicates brief fluctuations in the pulse duration.

Der Antrieb des Kollektors kann, da am Kollektor K nur die Reibungskräfte der Bürsten B1, B. auftreten, mittels eines Uhrwerkes, wie Abb. .1 andeutet, erfolgen, das nach bestimmten Zeiten wieder automatisch aufgezogen wird. Die Sendereinrichtung arbeitet dabei also vollkommen unabhängig von einer Hilfsspannung.The drive of the collector can, since on the collector K only the frictional forces the brushes B1, B. occur by means of a clockwork, as Fig. 1 indicates, which is automatically reopened after certain times. The transmitter facility works completely independently of an auxiliary voltage.

Wie bei allen Impulssystemen mit relativ hoher Impulszahl, besteht auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Möglichkeit, durch Parallelschaltung mehrerer Empfängerimpulskreise eine Summierung verschiedener Meßwerte vorzunehmen. Da von `dem Instrument I jeweils der algebraische 'Mittelwert der Impulsströme angezeigt wird, so ergibt ein zeitliches Zusammenfallen einzelner Stromimpulse keinen Meßfehler. .As with all impulse systems with a relatively high number of impulses, there is also with the arrangement according to the invention the possibility of parallel connection several receiver pulse circuits a summation of different measured values to undertake. Since from `the instrument I in each case the algebraic 'mean value of the momentum currents is displayed, a temporal coincidence of individual current pulses does not result Measurement error. .

Bei der Anordnung nach Abb. i wird durch die Reibung der Bürste B1 am Kollektor K ein gewisses, an sich sehr kleines Drehmoment auf den Zeiger Z übertragen. Eine Einrichtung zur Kompensation dieses Drehmomente; ist in Abb. 4 dargestellt. Am Zeiger Z ist hier eine Doppelbürste B1 angebracht, die auf zwei entgegengesetzt umlaufenden Kollektoren KM, K. schleift, so daß die durch die Reibungskräfte entstehenden Drehmomente sich gegenseitig aufheben. Bei dieser Einrichtung kann zugleich der Zeiger Z vom Strom entlastet werden, indem der durch die Bürste B2 zugeführte Strom weiter über den von der Achse, wie angedeutet, isolierten Kollektor KM, die Doppelbürste B1 und den Kollektor K2 fließt und von Bürste B3 abgenommen wird. . Die Bürste Bi wird dabei gegen den Zeiger Z isoliert.In the arrangement according to Fig. I, the friction of the brush B1 at the collector K a certain torque, which is actually very small, is transmitted to the pointer Z. A device to compensate for this torque; is shown in Fig. 4. A double brush B1 is attached to the pointer Z here, which is opposite to two rotating collectors KM, K. grinds, so that the frictional forces Torques cancel each other out. With this facility, the Pointer Z can be relieved of current by the current supplied by brush B2 further over the collector KM, which is isolated from the axis, as indicated, the double brush B1 and the collector K2 flows and is removed from brush B3. . The brush Bi is isolated from the pointer Z in the process.

Da der Auflagedruck der Bürste B1 am Kollektorumfang nur klein sein darf, so ist es zweckmäßig, in Rücksicht auf Funkenbildung und Widerstand nur kleine Stromstärken anzuwenden. Um dabei ein sicheres Arbeiten der Anordnung zu erreichen, wird als Zwischenrelais ein Glimmrelais verwendet, das durch Bruchteile eines Milliampers gezündet werden kann. Die Löschung des Relais erfolgt mechanisch durch Unterbrechung des Anodenkreises. Da die Amplitude der Senders tromimpulse nicht absolut konstant zu sein braucht, so ist die Spannungsabhängigkeit des Glimmrelais bedeutungslo. Abb. 5 zeigt eine Schaltung mit Glimmrelais.' An Stelle des Glimmrelais kann auch eine Glühkathodenröhre verwendet werden.Since the contact pressure of the brush B1 on the collector circumference can only be small it is advisable to only allow small amounts in consideration of spark formation and resistance To apply currents. In order to ensure that the arrangement works safely, a glow relay is used as an intermediate relay, which by fractions of a milliamp can be ignited. The relay is extinguished mechanically by means of an interruption of the anode circuit. Since the amplitude of the transmitter's current pulses is not absolutely constant needs to be, the voltage dependency of the glow relay is meaningless. Fig. 5 shows a circuit with a glow relay. Instead of the glow relay can also a hot cathode tube can be used.

Die Meßanzeige der Empfangsanordnung ist von der Größe der Hilfsspannung abhängig. Will man diesen Einfluß eliminieren, so kann mit Hilfe eines Ouotientenmessers das Verhältnis von Stromdauer und Strompause gemessen werden. Die Skala des Empfangsmeßinstrumentes zeigt dann allerdings hyperbolischen Charakter. Abb. 5 zeigt eine Empfangsanordnung mit einem Quotientenmesser als Empfangsmeßinstrument.The measuring display of the receiving arrangement depends on the size of the auxiliary voltage addicted. If you want to eliminate this influence, you can use an ouotient knife the ratio of current duration and current pause can be measured. The scale of the reception meter however then shows a hyperbolic character. Fig. 5 shows a receiving arrangement with a quotient meter as a reception measuring instrument.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for remote transmission of the pointer deflection of measuring devices by means of pulses using a rotating collector, thereby characterized in that in the extension of the pointer axis, the axis of the continuously revolving Collector is arranged and that the pointer of the measuring device one on the collector circumference has transverse to the axial direction dragging contact tab, which together with a second fixed contact flag on one of the largest pointer deflection or the conductive segment of the collector that exceeds it causes current pulses, the duration of which is a measure of the pointer deflection to be transmitted remotely.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that a double brush is used to prevent torque transmission to the pointer, which grinds on two oppositely rotating collectors (KM, K2) so that the forces generated by friction cancel each other out.

3. Arrangement according to claim i and 2, characterized in that a glow relay is used to relieve the collector is used. q .. Arrangement according to claim i to 3, characterized in that on the receiving side, the ratio between the contact time using a quotient meter and current break is measured.