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Verfahren zur Fernübertragung der Umlaufsgeschwindigkeit und -der
Drehrichtung von Wellen, insbesondere der Wellen von Zählern, durch Impulszeichen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fernübertragung der Umlaufsgeschwindigkeit
von Wellen, insbesondere der Wellen von Zählern, durch Impulszeichen, deren Zahl
in der Zeiteinheit der fernzuübertragenden Umlaufsgeschwindigkeit proportional ist
und der Drehrichtung dieser Wellen.
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Gemäß .der Erfindung besteht jedes Impulszeichen aus zwei Impulsen,
die sich durch ihre Beschaffenheit voneinander unterscheiden und deren von der Drehrichtung
abhängige Reihenfolge die Drehrichtung anzeigt.
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Es sind Einrichtungen bekannt, bei welchen durch die Richtung von
Impulsen angezeigt wird, ob sich ein in einem Flüssigkeitsbehälter angeordneter
Schwimmer hebt oder senkt. Es ist ferner bekannt, zwecks Übertragung eines Flüssigkeitsstandes
die zur Fortschaltung derAnzeigevorrichtung dienenden Impulse verschieden lang zu
machen, je nach dem ob sich der Flüssigkeitsstand hebt oder senkt. Bei allen diesen
bekannten Einrichtungen handelt es sich jedoch nicht darum, die Umlaufsgeschwindigkeit
einer Welle fernzuübertragen, sondern nur um die Übertragung des Standes eines beweglichen
Organs; auch sind die zur Verfügung stehenden Kräfte verhältnismäßig groß. Es sind
weiter Einrichtungen bekannt, bei welchen mit Hilfe zweierWechselspannungen dieUmlaufsgeschwin.digkeit
und Drehrichtung einer Welle übertragen wird. Bei diesen Einrichtungen hängt die
Frequenz der einen Wechselspannung von der Umlaufsgeschwindigkeit und Drehrichtung
der Welle ab. Bei derartigen Einrichtungen sind jedoch für beide Spannungen getrennte
Stromwege erforderlich. Bei keiner .der :bekannten Anordnungen besteht jedes Impulszeichen
aus zwei Teilimpulsen, deren Reihenfolge für die Drehrichtung maßgebend ist.
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Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, bei welchem dieUmlaufsgeschwindigkeit
nach dem Impulsfrequenzverfahren übertragen wird, können sich die Teilimpulse z.
B. durch ihre Richtung, ihre Dauer oder durch ihre Frequenz voneinander unterscheiden.
Die Sicherheit der Übertragung wird bei der Verwendung von Wechselstromimpulsen
zur Übertragung der Meßgröße auch dann nicht gefährdet, wenn man in Abhängigkeit
von der Drehrichtung die einen oder die arideren Teilimpulse unterdrückt. In diesem
Falle werden bei der einen Drehrichtung die Impulse der einen Frequenz und bei der
anderen Drehrichtung .die Impulse der anderen Frequenz gesendet.
In
den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Abb. i ist
i der umlaufende Anker eines Zählers, 2 und 3 sind die Spulen des Ferraristriebsystems,
4 ist die Ankerwelle. Die Welle trägt zwei U-förmig gebogene Eisenstücke Zoo und
toi, deren beide Schenkel senkrecht zur Wellenachse stehen. Zwischen diesen beiden
Schenkeln und die Wellenachse umfassend liegt je eine Erregerspule 2o2 und
203, von denen .die eine beispielsweise mit der Frequenz 5oo und die andere
mit der Frequenz 6oo erregt wird. Die U-förmig .gebogenen Eisen bewegen sich mit
den Enden ihrer freien Schenkel an zwei eisernen Schlußstücken 204 und
205 vorbei, welche je -eine Relaiswicklung 2o6 und 207 tragen. Die
freien Schenkel der U-förmig gebogenen Eisen Zoo und. toi liegen in verschiedenen,
untereinander einen Winkel bildenden Ebenen, so daß je nach der Drehrichtung der
Welle entw-4der das mit der Frequenz 5oo erregte U-förmige Eisen zuerst vor seinem
Schlußjoch steht oder das andere. Jedesmal, wenn, ein U-förmig gebogenes Eisen mit
seinen freien Schenkeln einem Schlußjoch 2o4 bzw. 2o5 gegenübersteht, wird in der
auf diesem Schlußjoeh.befmdlichen Wicklung transformatorisch-eine EMK erzeugt, die
durch einen parallel geschalteten und auf Resonanz abgestimmten Köndensator 2o8
bzw. 2o9 mäglichst -begünstigt werden kann und das Gitterpotential einer Senderöhre
2io steuert, die beispielsweise über eine Antenne 21 i Wellen der zu empfangenden
Frequenz aussendet.
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An Stelle der U-förmigen Eisen Zoo und 201 kann man auf der Welle
auch zwei mit verschiedenen Wechselfrequenzen gespeiste Spulen mit etwas- gegeneinander
verdrehter Windungsebene anordnen. Diese Spulen drehen sich dann im Innern je einer
festen Spule, die in der Ausführung gemäß Abb. i den -Spulen 2o6 bzw. 2o7 entsprechen
würde. Anstatt die festen Spulen in eine Ebene zu legen und die sich drehenden gegeneinander
zu versetzen, kann man natürlich auch umgekehrt die sich drehenden Spulen in eine
Ebene legen. Es können auch die beiden sich drehenden Spulen nacheinander induktiv
auf eine einzige feststehende Spule einwirken. Wenn die zwei festen Spulen in einen
gemeinsamen, in Resonanzfrequenz schwingenden Schwingungskreis eingeschaltet sind,
genügt es, wenn die Zählerwelle zwei kurz nacheinander zur Wirkung kommende Eisenstücke
oder kurzgeschlossene Ringe aus leitendem Material oder Kondensatorbleche trägt,
die bei der Drehung der Welle die Schwingungsfrequenz vorübergehend auf diejenigen
Werte bringen, auf welche die Empfangsrelais abgestimmt sind. Ein von Abb. i abweichendes
Ausführungsbeispiel ist inAbb.2 ineinerAnordnunggezeigt, bei der sich zwei Spulenpaare
25o und 251, 252 und 253 in fester Anordnung gegenüberstehen, von .denen die Spule
25o beispielsweise mit der Wechselfrequenz 8oo und die Spule 252 mit der Wechselfrequenz
iooo gespeist werden, während die Spulen 25i und 253 vorübergehend mit den Erregerspulen
25o bzw. 252 gekuppelt werden, um die ihnen aufgeprägte Wechselspannung einer Vorrichtung
zur .drahtlosen Übertragung, zur übertragung längs Leitungen oder zur Übertragung
durch Leitungen zu überinitteln. Eine Beeinflussung der Spule 251 durch die Spule
25o und der Spule 253 durch .die Spule 252 wird durch metallische Scheiben 254 und
255 im allgemeinen verhindert. Diese Scheiben besitzen aber Ausschnitte 256 und
257, und die Spulen 251 und 253 werden von ihrer Erregerspule 250
oder 252 jedesmal dann beeinflußt, wenn bei der Drehung der Zählerwelle 4 ein Ausschnitt
256 bzw. 257 die Spulen erreicht. In .diesen Augenblicken werden die abgestimmten
Resonanzkreise 258 bzw. 259 erregt und beeinflussen ihrerseits die Sendevorrichtung
26o.
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An Stelle von zwei Scheiben, wie dargestellt, läßt sich auch mit einer
Scheibe auskommen, wenn man die _ beiden Spulenpaare 250, 251 und 252, 253 nebeneinander
zu beiden Seiten ein und derselben Scheibe, bieispielsweise 254, _ anordnet. Es
ist ein besonderer Vorteil der Vorrichtung gemäß Abb. 2, daß die Ferrarisscheibe
i und die Antriebssysteme 2 und 3 dieser Ferrarisscheibe durch die Metallscheiben
254 und 255 bzw., wenn nur eine Scheibe vorhanden ist,- von dieser gegen Beeinflussung
durch die Erregerspulen 250 und 252 geschützt sind.
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Ein Beispiel einer Empfangsstation, in welcher ein Empfangsgerät in
Abhängigkeit davon eingestellt wird, ob von zwei eintreffenden Impulsen zuerst der
Impuls mit größerer oder kleinerer Trägerfrequenz eingelaufen ist, ist in Abb. 3
dargestellt. Die Impulse sind beispielsweise mit der Frequenz 500 bzw. 6oo
modulierte Hochfrequenzimpulse, so daß die Modulationsfrequenz in bekannter Weise
von der Hochfrequenz getrennt werden muß.
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Durch .die Antenne 3oo werden die ankommen.denImpulse aufgenommen
und durch eine Verstärkereinrichtung 3oi verstärkt. Die verstärkten Impulse werden
durch einen Transformator 3o2 auf einen Stromkreis übertragen, in dem sich die Kopplungsspulen
303
und 304 befinden. Die Kopplungsspule 303
beeinflußt ein Relais
305, das mit Hilfe eines Kondensators 3o6 auf die kleinere Modulationsfrequenz,
beispielsweise 5oo Hertz, abgestimmt ist. Während die Spule 30¢ auf ein
Relais
307 wirkt, das zusammen mit einem Kondensator 3o8 auf.Resonanz mit der höheren Modulationsfrequenz,
beispielsweise 6oo Hertz, abgestimmt ist. Die Relais 305 und 307 steuern
je zwei Relaisanker, von denen je einer eine Sperrung für den Relaisanker des anderen
Relais in Wirksamkeit bringt, so daß nur der zuerst empfangene Impuls Einfluß auf
das Anzeigegerät erhält. Das Relais 305 steuert die Anker Sog und 31o. Wenn
der Anker 309 geschlossen wird, wird über seinen Kontakt 31I ein Aufladestromkreis
für einen Kondensator 312 geschlossen. Der Kondensator 312 wird .dabei aus einer
Batterie 313 aufgeladen. Das Relais 307
steuert die Anker 314 und 315. Wenn
der Anker 314 seinen Gegenkontakt 316 schließt, wird der Kondensator 312 ebenfalls
aufgeladen, jedoch nicht aus der Batterie 313, sondern aus der Batterie 317, welche
dieselbe Spannungshöhe, aber umgekehrte Polarität besitzt. Der Kondensator 312 wird
also mit umgekehrter Polarität aufgeladen, je nachdem ob Relais 305 oder
Relais 307 den Aufladestromkreis schließt. Da bei der Umdrehung des Zählers
immer sowohl das Relais 305 als auch das Relais 307 erregt wird, muß
dafür gesorgt werden, daß nur das zuerst erregte Relais den Aufladestromkreis für
den Kondensator 3I2, an den in schon mehrfach beschriebener Weise ein Meßgerät,
Registriergerät oder Alarm- und Schutzgerät 3I8 angeschlossen ist, schließen kann.
Dies wird, wie schon angedeutet, dadurch erreicht, daß sowohl das Relais 3o5 als
auch das Relais 307 sich gegenseitig sperren. Zu dem Zweck besitzt das Relais
3o5 den Anker 31o. Wenn dieser seinen Kontakt 3i9 schließt, so wird dadurch ein
Relais 32o an eine Batterie 321 angeschlossen. Das Relais 307 besitzt ebenfalls
einen zweiten Anker 315. Wenn .dieser seinen Gegenkontakt 322 schließt, so wird
ein Relais 323 eingeschaltet. Ist nun zuerst das Relais 305 erregt worden,
weil von den aus der Sendestelle ankommenden Impulsen der erste Impuls die Resonanzfrequenz
des Relaiskreises 305, 3o6 besaß, so wird, bevor Relais 307 erregt wird,
vom Relais 305 der Kontakt 3i9 geschlossen und dadurch Relais 32o eingeschaltet.
Die Kraft des Relais 3.20 ist so groß, daß das Relais 307 nicht in der Lage
ist, die Anker 314 und 3i5 anzuziehen, solange das Relais 32o erregt ist. Umgekehrt,
wenn das Relais 307 erregt wird, so schaltet sich an seinen Anker 315 das
Relais 323 an, welches dann verhütet, daß -das etwas später erregte Relais
305 seine Anker 309 und 31o anziehen kann. Das Anzeigegerät 3i8 kann
auch ein Kreuzspulinstrument sein, das beispielsweise wie Instrument II7 in Abb.
fo geschaltet ist. Die Instrumentenangabe ist dann unabhängig von der Höhe der Spannungen
der Batterien 313 und 317.
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Um die Aufladezeit des Kondensators 312 unabhängig von der Schließzeit
der Kontakte 311 und 316 zu machen, wird durch den Erregerstromkreis der Relais
32o bzw. 323 ein Abfallverzögerungsrelais 324 erregt, das den Aufladestromkreis
-des Kondensators 312 sofort nach dem Ansprechen eines der Relais 305 und
307 öffnet und ihn wieder schließt, wenn beide ankommenden Impulse zu Ende
sind.
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Die Relais 32,0 und 323 können Abfallverzögerungsrelais sein, damit
die Sperrung des an zweiter Stelle erregten Relais mit Sicherheit auch so lange
anhält, bis der zweite Sendeimpuls abgelaufen ist. Es ist dies aber nicht unbedingt
notwendig, weil Relais 324 bereits in demselben Sinne wirkt, da es den Aufladestromkreis
des Kondensators 3I2 erst nach einer Zeit wieder schließt, wo bestimmt beide Impulse
zu Ende sein müssen. Es empfiehlt sich auf jeden Fall, die von der Sendestelle aus
zu übertragenden Impulse dicht aufeinander folgen zu lassen, um die Einstellzeit
der Abfallverzögerungsrelais so klein wählen zu können, daß der Geschwindigkeitsbereich
des Zählers an der Sendestelle möglichst groß wird. In Abb. 2 ist also die Winkelversetzung
zwischen den Ausschnitten 256 und 257 möglichst klein, jedoch höchstens so klein
zu machen, daß bei der größten Umlaufsgeschwindigkeit der Zählerwelle 4 die Zeit
zwischen der Erregung des Relais 307 und der Erregung des Relais
305
gerade noch ausreicht, daß die Sperrelais 3.20 oder 323 noch Zeit finden,
anzusprechen, ehe auch das zweite der Relais 305 und 307 anspricht.
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Man kann, wie bereits angedeutet, auch einen Teilimpuls der beiden
Wechselstromimpulse, die .das Impulszeichen darstellen, unterdrücken. Zu diesem
Zwecke kann man beispielsweise an :der Welle des Zählers einen Arm befestigen, der
bei jeder Umdrehung der Welle gegen eine elastische Feder stößt und diese in der
jeweiligen Drehrichtung so weit mitnimmt, bis sie einen Kontakt schließt, wönach
dann der Arm von der Spitze der Feder abgleiten muß. Die Frequenz des auszusendenden
Zeichens wird. davon abhängig gemacht, welcher der feststehenden Kontakte von der
elastischen Feder berührt wird. Die Umlaufsrichtung ist dann an der Empfangsstelle
an der Frequenz des ankommenden Impulswechselstromes erkennbar.
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Um die Reibung, die bei der vorstehend skizzierten Anordnung erhebtich,ist,
zu vermeiden, wird bei den im folgenden beschriebenen Einrichtungen zwischen die
sich drehende
Welle und eine Kontaktzunge; die nach der einen oder
nach der anderen Richtung einen- Kontakt schließen kann, eine an sich bekannte magnetische
Kupplung eingeschaltet.
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In Abb. 4 wird durch das Ferrarissystem i mit den Antriebsmagneten
2 und 3 eine Welle4 beispielsweise entsprechend der Größe einer Blindleistung eines
Verbrauchers angetrieben. Die Welle 4 trägt einen Weicheisenkörper-5 und eine ebenfalls
aus magnetischem Material bestehende Ringscheibe 6, die mit Blechfahnen 7, 8, g
und io ausgestattet ist. Zwischen :den Teilen 5 -und 6 sitzt auf der Welle 4 eine
Magnetisierungsspule i i, die von einer Stromquelle 12 erregt wird. Der Eisenkörper
5 bewegt sich bei Drehung der Welle 4 vor der Stirnfläche eines T-förmigen Eisenkörpers
13, der an dem einen Ende seines Querbalkens einen in einer horizontalen Achse 14
drehbar gelagerten Magnetanker 15 trägt. Der Magnetanker 15 kann sich gegen zwei
feste Gegenkontakte 16 und 17 legen und dadurch die Stromkreise zweier verschiedener
Relais 18 und, ig schließen, so daß aus einer Batterie 2o entweder die Spule ig
in dem Stromkreis, der von der Batterie 2o über Spule 19, Kontakt 17, Anker
15 zur Batterie 2o verläuft, erregt oder Spule 18 über Kontakt 16, Anker i5 an die
Batterie 2o angeschlossen wird. Die Bewegung des Ankers 15 wird durch die magnetische
Kraft hervorgerufen, welche zwischen den Blechen 7, 8, g und i o einerseits und
dem Anker 15 andererseits wirksam wird, wenn bei Drehung der Welle 4 nacheinander
die Blechstücke 7, 8, 9 und io an der Spitze des Ankers 15 vorbeibewegt werden.
Dabei sind diese Blechstreifen so angeordnet, daß die beiden Bleche 7 und io an
der Seite des Ankersi5 vorbeistreichen, auf welcher sich der Kontakt 16 befindet,
während die Bleche 8 und 9 den Anker 15 nach der anderen Seite auf den Gegenkontakt
17 ziehen. Der Anker 15 ist durch ein Gewicht 21 so beschwert, daß er in der Ruhe
die gezeichnete Mittelstellung einnimmt, so daß er mitten zwischen den Bahnen steht,
welche die Bleche 7, io bzw. 8, g beschreiben. Dreht sich die Welle 4 und damit
die Ringscheibe 6 im Uhrzeigersinn, so kommt der Anker 15 zuerst unter den Einfluß
der magnetischen Kraft des Bleches 8, welche ihn auf den Kontakt 17 herüberzieht,
bevor die magnetische Kraft, die von dem Blech 7 ausgeht, genügend stark geworden
ist, um den Anker i5 nach der entgegengesetzten Seite zu ziehen. Nach einer halben
Umdrehung der Welle 4 erneuert sich das Spiel, indem dann das Blech g den- Anker
15 auf den Gegenkontakt 17 zieht, bevor die von dem Magnetblech io .ausgehende Kraft
groß genug geworden ist, um den Anker i5 nach innen zu ziehen. Bei umgekehrter Drehrichtung
der Welle 4 kommen zuerst die Bleche 7 und io zur Wirkung, welche den Anker 15 auf
seinen Gegenkontakt 16 ziehen. Je nachdem also, in welcher Richtung die Welle 4
sich dreht, wird regelmäßig der Kontakt 17 oder der Kontakt 16 entweder allein oder
jedenfalls zuerst geschlossen, und zwar um so häufiger, je höher die Drehzahl der
Welle 4 ist, d. h. je größer die von dem System i, 2, 3 gemessene Leistung ist.
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Der Eisenkörper 5 söl_l.dazu beitragen, daß die Kontakte 16, 17 mit
gutem Kontaktdruck geschlossen werden. Damit die magnetische Kraft zwischen den
Blechen 7, 8, g und io einerseits und dem Anker 15 andererseits möglichst gering
gemacht werden kann, ist ein Hilfsmagnetsystem22 vorgesehen, welches zur Erhöhung
der Kontaktdrucke beitragen soll. Dieses Hilfsmagnetsystem erhält seine Erregung
durch die gleiche Magnetspule i i, welche auch die Erregung der Ringscheibe 6 und
des Eisenkörpers 5 hervorruft. Zu dem Zwecke trägt die Welle 4 zum Abschluß einen
großflächigen Abschlußteller 23, über dem sich mit geringem Luftspalt das ebenfalls
tellerförmig ausgebildete Ende 24 .des Hilfsmagnetsystems 22 befindet. Der tellerförmige
Teil-24 nimmt zweckmäßig auch das Halslager 25 zur Führung der Welle 4 in sich auf.
Das untere Ende des Magnetsystems 22 ist gegabelt. Zwischen seinen beiden Polen
26 und 27 bewegt sich der Anker 15. Die Polarität der Pole 26 und 27 stimmt überein
mit der Polarität der Bleche 7, 8, g und i o. Der Eisenkörper 5, das eiserne T-Stück
13 und der Anker 15 besitzen unter sich ebenfalls gleiche, aber den Polen 26, 27-
entgegengesetzte Polarität; die beiden letzteren jedoch nur dann, wenn bei bestimmten
Winkelstellungen der Welle4 der magnetischeKraftfluß vom Eisenstück 5 auf .das T-förmige
Eisenstück 13 übertreten kann. Das T-Stück 5 besitzt eine solche Form, daß der Anker
15 nur so lange polarisiert ist, als er unter der Einwirkung der Bleche 7 und 8
bzw. g und io steht. Durch passende Gestaltung des T-Stückes läßt sich die Polarisation
des Ankers r5 -derart. beeinflussen, daß sie, wie es beabsichtigt sein mag, ihre
größte Stärke erreicht, wenn der Anker 15 vor bestimmten Kanten -der Blechfahnen
7, 8 bzw. 9, io oder auch- vor der Mitte dieser Bleche steht. Zu den übrigen Zeiten
ist der Anker 15. nicht magnetisiert, damit er sich unter der Einwirkung des Gewichtes
21 um so leichter von den .Polen 26 und 27 bzw. von den Kontakten 16 und 17 entfernt.
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. Die über die Kontakte 16 und 17 gesteuerten Relais 18 und ig werden
dazu benutzt, die Aussendung von -Wechselströmen verschiedener
Frequenz
zu steuern.- Die Wechselströme können auf drahtlosem Wege nach dem Empfänger übertragen
werden. In der Empfangsstelle kann durch Siebketten einer von zwei Empfangskreisen
zum Ansprechen gebracht werden und beispielsweise bei jedem ankommenden Impuls einen
Kondensator auf eine konstante Spannung aufladen, dessen Lade- oder Entladestrom
wiederum durch ein Meßinstrument gemessen und angezeigt wird. Je nachdem, welche
Drehrichtung die Welle 4 in der Sendestation hat, kann die Polarität des Kondensators
oder bei Verwendung zweier Kondensatoren die Stromrichtung im Meßgerät die eine
oder die andere sein, so daß beispielsweise bei Verwendung eines Drehspuleninstrumentes
mit doppelseitigem Zeigerausschlag die Richtung der gemessenen Energie durch die
Richtung des Zeigerausschlages angezeigt wird.
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Eine etwas anders geartete Vorrichtung, um, je nachdem ob die Zählerwelle
sich in der einen oder anderen Richtung dreht, Impulse verschiedener Wechselfrequenz
zur Empfangsstelle zu senden, ist in Abb. 5 gezeichnet. Die Zählerwelle 4, welche
sich unter der Einwirkung der Spulen 2 und 3 auf die Ferrarisscheibe i dreht, besitzt
einen magnetischen Arm 8o. Dieser nimmt bei seinen Bewegungen einen Anker 81 in
seiner Drehrichtung mit, bis dieser entweder auf den Gegenkontakt 82 oder
den Gegenkontakt 83 stößt. Dadurch wird jedesmal ein Stromkreis geschlossen, der
einen Schwingungsgenerator enthält. Der Schwingungsgenerator besteht bei dem Ausführungsbeispiel
aus einem Entladungsgefäß 84 mit einer Parallelkapazität 85, einer Stromquelle 86
und abwechselnd einschaltbaren Widerständen 87 und 88. Schließt der Anker 81, weil
sich der Magnetarm 8o in dem entsprechenden Sinne dreht, den Kontakt 82, so schaltet
er dabei den Widerstand 88 ein. Dadurch nimmt die Frequenz der über die Entladungsröhre
84 verlaufenden Stromstöße einen bestimmten Wert an, der mittels der Kupplungsspulen
89 auf eine Sendeantenne übertragen wird. Statt durch Raumwellen können die Impulse
auch durch Drahtwellen oder durch Leitungen zur Empfangsstation übertragen werden
und dort, wie oben beschrieben, den Ausschlag eines Anzeigegerätes beeinflussen.
Wenn bei Umkehr der Zählerumlaufrichtung der Anker 81 an Stelle des Kontaktes 82
den Gegenkontakt 83 schließt, wird der Widerstand-, 87 an Stelle des Widerstandes
88 eingeschaltet, wodurch sich die Frequenz der Entladungen im Entladungsgefäß 84
ändert, so daß über die Kopplungsspule 89 auch Impulse mit anderer Frequenz zur
Empfangsstelle übertragen werden. Statt des Widerstandes kann auch die Kapazität
geändert werden.
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In Abh.6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel wiedergegeben. Ein Meßsystem
31 mißt unter dem Einfluß der Triebspulen 32 und 33 die Wirkleistung eines Stromverbrauchers.
Die Drehzahl der Scheibe i und der Welle 34 ist dem Verbrauch proportional. Die
Welle 34 trägt einen magnetischen Arm 35, der beispielsweise ein permanenter Magnet
sein mag. Der magnetische Arm 35 bewegt sich mit einem Ende dicht über der Oberkante
eines Ankers 36 und nimmt :diesen in seiner Drehrichtung mit, und zwar je nach dem
Vorzeichen der vom System 31, 32, 33 gemessenen Leistung derartig, daß er entweder
den Kontakt 37 oder den Kontakt 38 schließt. Zur Unterstützung der vom magnetischen
Arm 35 ausgehenden Kraft sind noch zwei permanente Magnete 39 und 4o angeordnet,
deren Einfluß auf den Anker 36 sehr gering ist, solange dieser in der Mittellage
steht, die aber im Verein mit der magnetischen Kraft des Ankers 35 die Kontaktdrucke
bei Schließung der Kontakte 37 und 38 zu verbessern vermögen. Der Anker 36 wird
von einer Blattfeder 41 getragen, welche so stark ist, daß die Magnete 39 und 40
allein den Anker 36 nicht festzuhalten vermögen, wenn der magnetische Arm 35 sich
nach dem Schließen des Kontaktes 37 oder 38 wieder weiterbewegt hat.
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Die Vorrichtung ist weiterhin so beschaffen, daß entweder nur beim
Schließen oder nur beim Öffnen der Kontakte 37 und 38 jedesmal der entstehende Induktionsstoß
zur Empfangsstelle übertragen wird und dort die Aufladung eines Kondensators in
verschiedener Weise bewirkt, je nachdem ob der Anker 36 mit .dem Kontakt 37 oder
mit dem Kontakt 38 in Berührung gekommen ist. An der Sendestelle wird am Kontakt
37 ein Stromkreis geschlossen, der aus einer Batterie 42 gespeist wird und weiterhin
über Feder 41, Anker 36, Kontakt 37, einen Vorschaltwiderstand 43, eine Drosselspule
44 einen Kontakt 46 zur Batterie zurück verläuft. Die Drosselspule 44 besitzt einen
Eisenkern 45, welche zwei Sekundärwicklungen 47 und 48 trägt. Durch Schließung und
Öffnung des Kontaktes 37 wird eine Induktionsspannung in den Wicklungen 48 und 47
hervorgerufen. Die letztere stellt für eine Spannung einer bestimmten Richtung praktisch
einen Kurzschluß dar, während sie für Ströme der anderen Richtung undurchlässig
ist. Dies wird dadurch erreicht, daß man in den Stromkreis der Spule 47 ein Ventil
einschaltet, das den Strom in der einen Richtung ohne nennenswerten Spannungsabfall
durchläßt, z. B. einen Trokkengleichrichter.
Die Wirkung der Wicklung
47 ist dann die, daß entweder nur der beim Schließen des Kontaktes 37 entstehende
Induktionsstoß oder nur der beim öffnen dieses Kontaktes entstehende Induktionsstoß
in der Wicklung 48 eine Spannung hervorrufen kann, die über Fernleitungen 50 und
5 i 'zur Empfangsstelle übertragen wird. Wenn die in der Wicklung 48 entstehende
Spannung geeigneten Wert besitzt, kann das Ventil 49 dieser Wicklung parallel geschaltet
werden.
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An der Empfangsstelle ist das Empfangsgerät 52 aufgestellt. Es besitzt
zwei bewegliche Systemspulen 53 und 54. Wenn eine von zwei Funkenstrecken 55 oder
56 von einer über die Fernleitungen 5o und 51 ankommenden Spannungswelle durchschlagen
wird, erhält jedesmal eine der Systemspulen Strom. Zwei Batterien 57 und 58 sind
nun so geschaltet, daß sie Vorspannungen verschiedener Richtungen für die zweckmäßig
in Glasgefäßen mit geeigneter Gasfüllung untergebrachten Funkenstrecken 55 und 56
darstellen. An die Fernleitungen 5o und 51 ist noch eine zweite Induktionsspule
6o angeschlossen, die in gleicher Weise wie die Spule 48 von Kontakt 37 von dem
anderen Kontakt 38 beeinflußt wird. Der Wicklungssinn der Spule 6o ist aber entgegengesetzt
dem der Spule 48. Wenn der in der Spule 48 erzeugte Induktionsstoß in Richtung der
Vorspannung der Batterie 57 liegt, so wird dort die Funkenstrecke 55 ansprechen,
wodurch die Systemspule 53 des Anzeigegerätes 52 Strom erhält, während bei jedem
von der Spule 6o ausgehenden Induktionsstoß die Entladungsstrecke 56 ansprechen
und einen Strom durch die Systemspule 54 des Anzeigegerätes 52 hervorrufen wird.
Es ist zweckmäßig, .den Systemspulen 53 bzw. 54 je eine Kapazität 61 bzw. 62 parallel
zu schalten, die auch nach Erlöschen der Entladungsstrecken 55 bzw. 56 die Systemspulen
53 bzw. 54 noch eine Zeitlang mit ihren Entladungslströmen über einen Widerstand
63 speisen. Bei dieserÜbertragungsweise werden, wie die Darstellung erkennen läßt,
nur zwei Fernleitungen benutzt.
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Um zu verhüten, daß bei Stillstand der Welle 34, wenn der magnetische
Arm 35 über dem Anker 36 stehenbleibt, einer der Kontakte 37 und 38 dauernd geschlossen
bleibt, wodurch einerseits Energie vergeudet wird und anderseits auch die Spule
44 zu heiß werden kann, ist in den Stromkreis, in :dem diese Kontakte liegen, ein
Unterbrechungskontakt 46 eingeschaltet, der durch ein Relais 64 nur so lange geschlossen
gehalten wird, als in der Stromspule 33 des Meßsystems Strom fließt. Die Erregung
der Spule 64 von der Spannung an der Spannungsspule 32 abhängig zu machen, ist dagegen
nicht immer vorteilhaft, weil der Zähler auch dann stehenbleibt, wenn in der angeschlossenen
Leitung zwar die volle Spannung steht, aber kein Strom fließt, d. h. alsokeine Leistung
verbraucht wird.
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Weitere Empfangseinrichtungen, mit denen in der Empfangsstelle ankommende
Induktionsstöße verschiedener Richtung aufgenommen und getrennt werden könnnen,
so daß sie einen Ausschlag eines Anzeigegerätes nach der einen oder anderen Seite
hervorrufen, sind in Abb. 7 und 8 beispielsweise angeführt. In Abb. 7 ist wiederum
mit 52 das Anzeigegerät bezeichnet, welches ein Drehspulinstrument mit einem -Rähmchen
mit zwei Wicklungen 53 und 54 sein mag. Je nachdem, welche Richtung der über die
Fernleitungen 5o und 51 ankommende Induktionsstoß hat; wird über einen Transformator
7o oder einen Transformator 71 eine Funkenstrecke oder Gasstrecke 72 oder 73 durchschlagen
und infolgedessen eine der Systemspulen 53 und 54 des Anzeigegerätes 52 von einem
Strom durchflossen, der von der Batterie 74 geliefert wird. Während der Entladungsstrom
über die Gasstrecke 72 oder 73 vor sich geht, wird ein Kondensator 75 bzw. 76 aufgeladen,
der nach Verlöschen des Entladungsvorganges seine Energie über das angeschlossene
Spulenrähmchen entladet. Die mittlere Spannung am Kondensator 75 bzw. 76 ist abhängig
von. der Häufigkeit der Durchschläge an :den Entladungsgefäßen 72 oder 73. Es ist
noch zu erwähnen, .daß die Transformatoren 70 und 71 derartig geschaltet
sind, daß in ihren Sekundärspulen bei jedem ankommenden Induktionsstoß Spannungen
entgegengesetzter Richtung erzeugt werden, wodurch erreicht wird, daß je nach der
Polarität des Induktionsstoßes entweder die Entladungsstrecke 72 oder die Entladungsstrecke
73 durchschlagen wird.
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In Abb. 8 ist eine im wesentlichen gleiche Anordnung wie in Abb.7
dargestellt. Als Sonderheit besitzt diese Anordnung aber Entladungsgefäße mit Hilfselektroden'
für die Zündung. Die Entladungsgefäße 77 und 78 stehen durch die Batterie 79 unter
einer Spannung, welche nicht ausreicht, eine Entladung in diesen Gefäßen selbständig
aufrechtzuerhalten. Sobald aber durch einen der Transformatoren 70 und 71
eine Zündung innerhalb eines der Entladungsgefäße eingeleitet ist, erfolgt ein kurzer
Stromübergang, der aus der Batterie 79 gespeist wird und in früher beschriebener
Weise, gegebenenfalls unter Verwendung von Kondensatoren, einen Ausschlag desMeßgeräts
52 hervorruft, dessen Größe wiederum von der Häufigkeit der Zündungen abhängt.
Abb.
9 zeigt eine Ausführung, bei der der Zähler wie bei Abb. 5 auf seiner Welle 4 einen
Magnet 8o trägt, der einen Magnetanker 8i entweder bis zum Gegenkontakt 82 oder
83 mitnimmt. Wird bei Drehung des Zeigers in einem Sinn der Kontakt 82 geschlossen,
so wird dadurch die Erregung eines Abfallverzögerungsrelais 9o bewirkt, welches
seinen Anker 9i schließt. Wenn dagegen der Kontakt 83 geschlossen wird, so hat dies
zur Folge, daß das unverzögert arbeitende Relais 92 anspricht und seinen Anker
93 anzieht. Die Anker gi und 93 liegen im Stromkreis eines Wechselstromgenerators
94, der je nach dem gewählten Übertragungsmittel (Frenleitung, Kabel, leitungsgerichtete
Wellen, Raumwellen) einen Wechselstrom höherer und geringerer Frequenz erzeugt.
Der Wechselstromgenerator 94 erregt einen Transformator 95, der beispielsweise durch
kapazitiveKopplung seiner Sekundärspannung zwei Leitungen 96 und 97 des Energieverteilungsnetzes,
an welches auch dieEmpfangsstation angeschlossen ist, aufdrückt. Man kann dem Transformator
95 eine Kapazität 98 parallel schalten, so daß der Transformator im Resonanzgebiet
arbeitet. Im Erregerkreis der Relais 9o und 92 liegt ein Unterbrechungskontakt 99,
der unter dem Einfluß eines Abfallverzögerungsrelais ioo steht, das erregt wird,
sobald einer der Anker gi und 93 den Stromkreis des Wechselstromgenerators 94 schließt.
Es wird dadurch erreicht, daß, wenn der Anker Si, von dem Gegenkontakt 83 abfallend,
den Gegenkontakt 82 berühren sollte, trotzdem die Erregung des Relais 9o nicht möglich
ist, so daß also Falschmeldungen durch Erregung beider Relais 9o und 92 unmöglich
sind.
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Eine Empfangseinrichtung, die von der beispielsweise in Abb. 9 dargestellten
Sendevorrichtung betrieben werden kann, ist in Abb. io ebenfalls beispielsweise
wiedergegeben. Über die Leitungen 96 und 97 kommen die gesendeten Impulse in der
Empfangsstation an und erregen zwei in Reihe geschaltete Relais ioi und io2. Das
Relais ioi steuert einen Anker 103, und das Relais io2 steuert einen Anker 104.
Der Anker 103 liegt im allgemeinen auf einem Kontakt io5. Bei seiner Erregung
zieht das Relais ioi den Anker 103 von dem Kontakt io5 zu einem anderen Kontakt
io6 herüber. Infolgedessen wird ein Relais 107 aus einer Batterie io8 über Kontakt
io6, Anker 103, einen Wechselanker iog, Wicklung des Relais 107 erregt. Das
Relais 107 zieht den Wechselanker iog an und schließt dadurch einen Haltekreis für
sich selbst, während es sich anderseits vom Anker 103 abschaltet. Dafür wird der
Anker 103 durch einen ebenfalls vom Relais 107 gesteuerten Anker ii2 mit zwei Relaisspulen
113 und 114 verbunden, welche einen Schalthebel i i i steuern. Wenn der von der
Sendestelle ankommende Impuls zu Ende ist, läßt Relais ioi den Anker 103 fallen
und schaltet dadurch die Relaisspule 113 oder 114 über Kontakt io5 an die Stromquelle
io8 an. Der Stromkreis für das Relais 113 wird über ein Kontaktstück i i 5 am Schalthebel
i i i nur dann geschlossen, wenn der Schalthebel i i i in der gestrichelt angedeuteten
Lage steht, während der Stromkreis über Relais 114 nur dann über ein Kontaktstück
iio geschlossen wird, wenn sich, der Schalthebel i i i in der gezeichneten Lage
befindet. Durch den bei Aberregung des Relais ioi zustande kommenden Stromkreis
wird .der Schalthebel i i i unter dem Einfluß der Spule 114 oder, wenn er in der
.gestrichelten Lage steht, unter dem Einfluß der Spule 113 jedesmal in die andere
Lage gebracht. Dabei schließt er vorübergehend zwei Kontakte 116, welche im Stromkreis
eines Anzeigegerätes 117 liegen. Gleichzeitig mit dem Relais ioi wird, wie -schon
gesagt, auch Relais io2 erregt, und solange dieses infolgedessen seinen Kontakt
104 geschlossen hält, wird aus einer Gleichstrombatterie i 18 über einen zweckmäßig
verstellbaren Widerstand iig ein Kondensator i2o aufgeladen, der in der übrigen
Zeit sich über den gleichen Widerstand wieder entlädt. Während der Aufladung des
Kondensators 120 fließt ein Strom durch die Relaiswicklung i?-i, dessen Stärke proportional
der Kondensatorspannung allmählich anwächst. Das Relais 121 steuert einen Umschalter
122 im Stromkreis des Anzeigegerätes 117. Der ZTmschalter 122 wird durch irgendeine
Rückzugskraft, beispielsweise ein Gewicht 123, in der gezeichneten Ruhestellung
festgehalten, solange die Erregung des Relais 121 nicht stark genug ist, um diese
Verzugskraft zu überwinden. Das Anzeigegerät 117 ist ein Kreuzspulgerät, dessen
eine Spule 124 aus einer Batterie i25 gespeist wird und dessen zweite Spule i26
durch den Entladestrom eines Kondensators i27 erregt wird, dessen Aufladung ebenfalls
aus der Batterie 125 erfolgt. Die Polarität :dieser Aufladung wechselt, wenn der
Umschalter 122 durch das Relais 121 umgeschaltet wird. Wenn also die über die Fernleitungen
96 und 97 ankommenden Impulse beispielsweise durch Erregung des Abfallverzögerungsrelais
9o der Sendestelle (Abb.9) verursacht werden, erreicht jedesmalbevor der Anker io3
des Relais ioi in seine Ruhelage zurückfällt, die Stromstärke in der Spule i2i eine
ausreichende Größe, um den Umschalter 122 umzulegen. Infolge seiner Trägheit oder
irgendwelcher Dämpfungen kehrt der Umschalter
am Schluß eines Impulses
mit so viel Verzögerung in seine Ruhelage zurück, daß der schneller abfallende Anker
103 des Relais ioi genügend Zeit hat, die Umstellung des Kontakthebels i
i i und damit die Aufladung des Kondensators z27 über die Kontakte i 16 zu bewirken.
Wenn dagegen ;die Sendeimpulse nicht so lange bestehen, daß die Erregung des Relais
121 zur Betätigung des Umschalters 122 ausreicht, wird der Kondensator 127 in dem
Augenblick, wo der abfallende Anker 103 die Schließung der Kontakte 116 bewirkt,
in entgegengesetztem Sinne als vorher aus der Batterie 125 aufgeladen. An S$elle
der gezeichneten Einrichtung, welche eine Verzögerung des Relais 121 bezweckt, kann
auch das Relais 121 als Relais mit Ansprech- und Abfallverzögerung ausgebildet sein.
Dadurch wird auch die Dämpfung des Umschalters 122 entbehrlich. Auch Relais 1o2
kann ein Verzögerungsrelais sein.
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Der Haltestromkreis des Relais io7 wird j edesmal wieder geöffnet,
wenn der in seine Ruhelage zurückkehrendeAnker 1o3 den Kontakt io5 erreicht und
dadurch den Erregerkreis einer der Spulen 113 und 114 schließt, denn, sobald der
Schalthebel i i i aus der einen Stellung in die andere hinüberwechselt, wird der
Haltestromkreis der Erregerspule 107
vorübergehend unterbrochen und in der
neuen Stellung des Schalthebels i i i durch das Kontaktstück iio oder 115 wieder
vorbereitet.
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Die in Abb. io beschriebene Ausführungsform kann auch durch das Ausführungsbeispiel
gemäß Abb. i i ersetzt werden. Es ist dabei angenommen, daß die Impulse längs eines
Leitungsdrahtes 400 zur Empfangsstelle gelangen, wo sie einen Resonanzkreis, bestehend
aus den Spulen 401 und 4o2 und dem Kondensator 403, zum Schwingen anregen. Die Spule
402 steuert einen Anker 404, der in der Ruhelage einen unteren Kontakt 405 schließt,
dagegen bei Erregung des Relais 4o2 einen Kontakt 4o6. Sowie die Spule 4o2 infolge
eines eintreffenden Sendezeichens den Kontakt 4o6 schließt, beginnt sich ein Kondensator
408 über einen Widerstand 407 aus einer Batterie 409 langsam aufzuladen. Wenn die
Erregungszeit des Relais 4o2 lange genug dauert, erreicht die Spannung am Kondensator
408 einen solchen Wert, daß eine Funkenstrecke 41o durchschlagen wird. An Stelle
der Funkenstrecke kann selbstverständlich auch ein Entladungsgefäß treten, das bei
einer ganz bestimmten Spannung anspricht. Die Entladung des Kondensators über die
Funkenstrecke 41o bewirkt die Erregung eines Relais 411, ,das einerseits einen Anker
412 schließt, wodurch die Funkenstrecke kurzgeschlossen und- für das Relais ein
Haltekreis geschlossen wird, und anderseits einen Kontakt 413 im Stromkreis des
registrierenden Anzeigegerätes 414 schließt. Wenn der Kontakt 413 geschlossen wird,
wird aus einer Batterie 415 ein Kondensator 416 aufgeladen; der sich über passend
dimensionierte Widerstände 417 und 418 und die nicht gezeichneteSystemspule des
Registriergerätes.414 langsam entlädt.
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Wenn - die Erregungszeit des Relais 4o2 nicht ausgereicht hat, um
die Spannung am Kondensator 408 so groß werden zu lassen, daß die Funkenstrecke
41o durchschlagen wurde, entlädt sich der Kondensator 408, sobald der Anker 404
auf seinen Ruhekontakt 405 zurückfällt, über eine Relaisspule 419. Die Relaisspule
419 schließt einen Kontakt 420. Infolgedessen. wird der Kondensator 416 jetzt von
einer Batterie 421 aufgeladen, welche die :gleiche Spannung wie die Batterie 415
hat, aber umgekehrt gepolt ist. Der Ausschlag des Schreibstiftes des Registriergerätes-414
wird also von der Nullinie zur anderen Seite abgelenkt. Man kann auch mit einer
einzigen Batterie auskommen; dann wird die Anordnung beispielsweise wie in Abb.
io so getroffen, daß die Kondensatorpolarität durch einen Umschalter gewechselt
werden kann. Der Stromkreis, über den der Kondensator 416 aufgeladen wird, ist über
einen in der Ruhelage befindlichen Relaisanker 422 geschlossen, der von einem Abfallverzögerungsrelais
423 gesteuert wird. Der Kontakt 422 wird bei Erregung des Relais 423 durch den Aufladestrom
des Kondensators 416 geöffnet. Diese Maßnahme bezweckt, die Aufladezeit des Kondensators
416 unabhängig von der- Dauer der Kontaktschließungen des Ankers 413 bzw. 42o zu
machen. Die Verzögerungszeit des Ankers 422 ist so gewählt, daß sie etwas größer
ist als die längste Zeit, während welcher im Betriebsfalle die Kontakte 4r3 und
420 geschlossen bleiben können. Die Überbrückung der Funkenstrecke 41o hat dieWirkung,
daß der Kondensator 408 sich über das Relais 411 restlos entlädt, so daß nicht zu
befürchten ist, daß noch ein Entladungsstromstoß über das Relais 419 zustande kommt,
wodurch fälschlicherweise der Anker 42o angezogen werden würde, Anstatt, wie in
den Ausführungsbeispielen gezeigt, durch die Impulse einen Kondensator über eimMeß.gerät
umzuladen, kann man auch irgendeine andere Vorrichtung verwenden, bei welcher der
Energieinhalt eines irgendwie gearteten Energiespeichers entsprechend der Häufigkeit
der ankommenden ImpüIse einem Meßgerät, z. B. einer Temperaturmeßeinrichtung, zugeleitet
wird. Es ist dabei gleichgültig, ob dabei die Energie als thermische, elektrische
oder mechanische Energie in Erscheinung tritt.