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Meßeinrichtung nach dem Impulshäufigkeitsverfahren Die Erfindung bezieht
sich auf eine Meßeinrichtung, die insbesondere zur Verwendung als Fernmeßempfangseinrichtung
bestimmt ist und bei der eine den Meßwert durch ihre Häufigkeit nachbildende Folge
von. Impulsen durch Auf-, Ent- oder Umladen eines Kondensators in eine Folge von
Stromimpulsen konstanter Intensität umgewandelt und diese Impulsfolge über eine
nur kurze Entfernung einem den Meßwert anzeigenden oder zur Einwirkung bringenden
Meßgerät zugeleitet wird. In der Regel wird die in Fig. r gezeigte Schaltung verwendet.
Hierbei wird das Relais R,, von den über die Fernleitung übertragenen Impulsen erregt.
Bei jeder Erregung polt es den Kondensator zweimal um. Dabei fließt durch das Drehspulinstrument
A ein Strom i, der im Mittel der Impulshäufigkeit proportional ist.
Der zeitliche Verlauf dieses Stromes ist in Fig. a dargestellt. Er weist große Stromspitzen
auf und ist während des größten Teiles der Zeit überhaupt unterbrochen. Damit das
Meßgerät diesen Stromschwankungen nicht folgt, muß es eine sehr große Trägheit besitzen.
Die Erfahrung hat aber gezeigt, daß solche ballistischen Meßgeräte für den praktischen
Betrieb infolge ihrer hohen Empfindlichkeit gegen äußere Einflüsse ungeeignet sind.
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Die Erfindung bezweckt, die eingangs näher bezeichnete Schaltung bzw.
Meßeinrichtung so weiter zu entwickeln, daß in ihr ein im wesentlichen normales
Meßgerät verwendet werden kann. Erreicht ist dies dadurch, daß erfindungsgemäß vor
das Meßgerät ein Kettenleiter, der äus einer Mehrzahl hinterein.andergeschalteter
Ohmscher Widerstände und parallel geschalteter kZapazitäten besteht und die wesentlichen-Eigenschaften
eines langen Kabels hat, gelegt ist, zum Zwecke der Herbeiführung einer ruhigen
Einstellung des Meßgerätes über den Bereich der betriebsmäßig verwendeten Impulshäufigkeiten.
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Es sei erwähnt, daß die Verwendung von Kapazitäten zu anderen Zwecken
bei Fernmeßeinrichtungen bekannt ist. Ebenso ist es auch bekannt, Kettenleiter zur
Trennung eines Fernmeßstromes von einem Fernsprechstrom zu verwenden. Darum handelt
es sich aber hier nicht. Die Erfindung bezieht sich vielmehr auf die eingangs erwähnte
besondere Schaltung. Durch die Verwendung eines Kettenleiters - wird bei dieser
besonderen Schaltung bezweckt und erreicht, daß die Impulse über eine größere Zeitspanne
ziemlich gleichmäßig verteilt und gleichsam die Pausen zwischen den einzelnen Impulsen
überbrückt werden, so daß dem Meßgerät praktisch ein kontinuierlicher sich einem
gleichmäßigen Strom stark nähernder Strom zufließt. Die Verhältnisse bei der durch
die Erfindung weiterentwickelten Schaltung sind insofern noch besonders gelagert
als im Gegensatz zu der Gleichrichtung von Wechselströmen, bei welcher man die einzelnen
Halbwellen auch als Impulse auffassen könnte, und bei ähnlichen
Fällen
die. Zahl der Impulse je Zeiteinheit nicht konstant ist, sondern, da ja die Meßgröße
durch,- die Impulshäufigkeit der Impulsfolge `nacebildet wird, naturgemäß stark
wechselt. Hier würde auch die Parallelschaltung eines Kondensators zum Meßgerät,
was an sich zunächst naheliegen möchte, nicht das gewünschte Ergebnis bringen.
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In der Fig. 3 ist zum leichteren Verständnis der Erfindung zunächst
die Thomson-Kurve dargestellt, aus welcher der Anstieg eines Stromes am Ende eines
längeren Kabels zu erkennen ist, wenn am Anfang des Kabels die Spannungsquelle eingeschaltet
wird. In Fig. 3 bedeutet I den Dauerstrom, der sich einstellt, wenn am Anfang des
Kabels eine bestimmte konstante Spannung herrscht. i ist der Augenblickswert des
Stromes. Je größer die Zeitkonstante des Kabels ist, um so langsamer steigt der
Strom nach dem Anschalten des Kabelanfanges an die Spannungsquelle an. Man erhält
also für Kabel mit verschiedenen Zeitkonstanten verschiedene Kurven des Verhältnisses
sofern man dieses in Abhängigkeit von der Zeit darstellt. Diese Kurvenschar kann
man zu einer Kurve zusammenfassen; wenn man gemäß der Darstellung das Verhältnis
statt in Abhängigkeit von der Zeit t, in Abhängigkeit von dem Verhältnis
darstellt, wobei z die Zeitkonstante des Kabels ist.
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Es ist ersichtlich, daß 'man durch entsprechende Wahl der Zeitkonstante
c .die Einstellzeit, d. h. diejenige Zeit, die der Strom am Ende des Kabels braucht,
um vom Zeitpunkt, in dem der Kabelanfang an die Spannung gelegt wird, auf den Dauerwert
bei dieser Spannung anzusteigen, beliebig wählen kann. Die Kurve zeigt, daß der
Stromanstieg zunächst langsam und hernach schneller erfolgt. Das ist wesentlich,
um die angestrebte Wirkung, nämlich die zur Erzielung einer hinreichend ruhigen
Einstellung des Meßgerätes erforderliche Verteilung des einzelnen dem Meßgerät zufließenden
Impulses auf eine längere Zeit -zu erreichen.
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In der Fig. 4 ist ein Glied eines zur Nachbildung von langen Kabeln
an sich bekannten Kettenleiters dargestellt, welcher gemäß der Erfindung vor das
Meßgerät geschaltet wird. Darin bezeichnet R einen Ohmschen Widerstand, C sind die
Kapazitäten. Fig. 5 zeigt schließlich die gesamte Kettenleiteranoränung, wie sie
gemäß der Erfindung verwendet werden kann in einer Fernübertragung, bei welcher
die Häufigkeit der Impulse als Maß für den zu übertragenden Wert dient und dieser
an der Empfangsstelle an einem Meßgerät ablesbar gemacht werden soll. U ist ein
Relais, dem über die Fernleitung die Stromimpulse zufließen. Durch einen von diesem
Relais betätigten Doppelschalter wird ein Kondensator Co abwechselnd in umgekehrter
Richtung in einen Stromkreis geschaltet, der eine Stromquelle Qu, ein Meßinstrument
Al und vor diesem gemäß der Erfindung einen Kettenleiter enthält. Der Kettenleiter
setzt sich zusammen aus den Ohmschen Widerständen R" bis R4 und den Kapazitäten
C1 bis C4. Als Kapazitäten können Kondensatoren beliebiger Art benutzt werden. In
Fällen, wo große Kapazitätswerte benötigb werden, werden zweckmäßig Elektrolytkondensatoren
benutzt.
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Durch die oben beschriebene- Anordnung läßt sich mit einem verhältnismäßig
geringen Aufwand auch noch eine sehr,langsame Impulsfolge von z. B. einem Impuls
in einer Sekunde so weitgehend in einen ausreichend konstanten Gleichstrom umwandeln,
daß z. B. bei einem Aufwand von 8o uF ein ständig schreibendes Registrierinstrument
an Stelle des Meßgerätes M eingeschaltet werden kann, ohne daß die von diesem geschriebene
Kurve noch periodische Schwankungen des dem Meßwerk zugeführten Gleichstromes erkennen
ließe.
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Es hat sich gezeigt, daß der Kettenleiter am günstigsten wirkt, wenn
man die Produkte R1 # Cl, R2 # C2 usw. einander gleichmacht und dabei den Widerständen
eine mit ihrer Entfernung vom Meßinstrument zunehmende Größe gibt.
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Man kann mit einem wesentlich-geringeren Aufwand für die Kettenleiter
auskommen, wenn man dafür Vorsorge trifft, daß an den Kettenleiter eine keinen Strom
verbrauchende Apparatur angeschlossen wird. Eine solche Anordnung ist im Ausführungsbeispiel
in der Fig. 6 dargestellt. U ist wieder das von den Impulsen beeinflußte Relais,
Co der von diesem Relais abwechselnd in entgegengesetzter Richtung geschaltete Kondensator
und Qte die Stromquelle. Die Kapazitäten des Kettenleiters sind mit Cl bis C3 und
die Ohmschen Widerstände mit R2 und R3 bezeichnet. Die Entladungsstöße des Kondensators
werden über die Kettenleiter zur Steuerung des Gitters einer Röhre G benutzt, deren
Anodenstrom über das Meßinstrument M fließt. Parallel zum Meßinstrument ist noch
ein weiterer Kondensator C4 geschaltet, um die letzten periodischen Schwankungen
des Anodenstromes wenigstens zum Teil zu beseitigen. Ra ist ein Ableitungswiderstand,
durch den die Aufladung der Kondensatoren C1 bis C3 sich wieder ausgleichen kann.
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Beide Anordnungen nach Fig.5 und 6 haben den Vorteil gemeinsam, daß
es mit
ihnen gelingt, einerseits den dem Meßwerk zugeführten Gleichstrom
so weitgehend zu glätten, daß normale Instrumente mit leichtem Meßwerk verwendet
werden können, und daß andererseits die durch sie bedingte Zeitkonstante der Anzeige
noch so niedrig bleibt, daß sie in der Praxis nicht störend in Erscheinung tritt.
Die Einstellzeit erreicht in der Schaltung nach Fig.5 höchstens den iofachen Wert
und in der Schaltung nach Fig.6 etwa den 3,5fachen Wert der längsten Impulsperiode,
so daß selbst noch nicht zu kurze Belastungsspitzen von dem Registrierwerk aufgeschrieben
werden.