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Impulszeitempfänger, insbesondere zur Anwendung bei Regel- oder Summierungsschaltungen
Bei den bekannten Fernmeßempfängern, die nach dem Impulszeitfernmeßverf ahren arbeiten,
wird ein Zeiger durch einen oder zwei Einstellfühler vermittels eines zeitweise
gekuppelten, Synchronmotors in eine Stellung gebracht, die von der Dauer der einzelnen
übertragenen Zeitimpulse abhängig ist. Der Zeiger wird-dabei meist während der Übertragungspause
festgehalten, die Abtastfühler bzw. Einstellorgane jedoch bei jedem Übertragungsvorgang
in die Nullage zurückbewegt. Diese bekannten Impulszeitempfänger haben den Nachteil,
daß sie, wenn die Angaben mehrerer Empfänger summiert werden sollen, mechanische
Hilfsmittel, wie Planetengetriebe o. dgl., benötigen und daß verhältnismäßig umfangreiche
und im Dauerbetrieb nicht genügend sicher arbeitende mechanische Anordnungen notwendig
sind, um den Zeigerausschlag des Gebergeräts am Empfangsort nachzubilden.
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Es ist zwar für das Impulshäufigkeitsfernmeßverfahren bekannt, die
am Empfangsort eintreffenden Impulsfolgen, deren Häufigkeit dem Meßwert proportional
ist, am Empfangsort in einen elektrischen Strom umzuwandeln, dessen Stärke der jeweiligen
Impulshäufigkeit und damit dem jeweiligen Meßwert proportional ist. Derartige Anordnungen
ermöglichen also bei den bekannten Impulshäufigkeitsfernmeßverfahren Summierungen
auf elektrischem Wege beispielsweise dadurch, daß die Ströme mehrerer Impulshäufigkeitsempfänger
einem gemeinsamen Summenmeßgerät zugeführt werden. Für Impulszeitfernmeßeinrichtungen
sind jedoch derartige Anordnungen, die eine Zusammenschaltung mehrerer Empfänger
zum Zweck der Summierung mehrerer Meßwerte auf elektrischem Wege ermöglichen, nicht
bekannt. Auch besteht bei diesen die Schwierigkeit, daß lediglich eine absatzweise
wirkende Übertragung stattfindet, aber nicht eine dauernde Übertragung wie beim
Impulshäufigkeitsverfahren.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Impulszeitempfänger, der es gestattet,
die fernübertragenen Zeitimpulse in einen verhältnisgleichen Gleichstrom umzuformen,
und der die Nachteile der bekannten Impulszeitempfänger dadurch vermeidet, daß in
Abhängigkeit von der Impulsdauer der einzelnen Übertragungsimpulse und den Pausen
zwischen diesen Impulsen ein einen elektrischen Widerstand verändernder Motor so-
gesteuert wird, daß der Widerstand durch einen vom Motor angetriebenen Schleifkontakt,
der in den Übertragungspausen nicht in die Nullstellung zurückgeht, auf den dem
jeweiligen Wert entsprechenden Betrag eingestellt wird, so daß der durch den Widerstand
fließende
Strom ein Maß für den übertragenen Meßwert darstellt.
Ein Empfänger dieser Art ist schon deshalb vorteilhaft, weil 'er die absatzweise
ankommenden Zeitimpulse in einen ständig vorhandenen Gleichstrom umformt und weiter
vorteilhaft deshalb, weil mehrere Empfänger zum Zweck der Summierung auf elektrischem
Wege in einfacher Weise zusammengeschaltet werden können. Zweckmäßig ist der elektrische
Widerstand als Spannungsteiler geschaltet, und der Regelmotor liegt während der
Dauer eines Impulses an einer konstanten Spannung, während er während der Übertragungspause
an der Spannung des Spannungsteilers liegt, die durch seinen Umlauf verändert wird.
In beiden Fällen ist der Drehsinn des Verstellmotors ein anderer, da diese Verstellvorgänge
durch Vertauschen der Polarität herbeigeführt werden.
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In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Hierbei ist in Abb. i ein an sich bekannter vollselbsttätiger Sollwertgeber
dargestellt, wie er bei Fahrplanreglern häufig Verwendung findet und bei dem Impulse
ausgesandt werden, deren Dauer den einzelnen Sollwerten proportional ist. Im Zusammenhang
mit dem später beschriebenen erfindungsgemäßen Empfänger dient dieser Fahrplanapparat
dazu, den Impulszeitgeber zu ersetzen, und gleichzeitig dazu, um zu zeigen, wie
ein Impulszeitempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung bei Regeleinrichtungen
nach einem Fahrplan Verwendung finden kann. In Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel
des eigentlichen Impulszeitfernmeßempfängers gemäß der Erfindung dargestellt.
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In den Abbildungen bezeichnet i einen Kontakt, der von einem nicht
dargestellten Zeitwerk in festliegenden Zeitabständen kurzzeitig geschlossen wird.
2 ist ein Abtastzeiger aus leitendem Material, 3 ein Zeitwerk, beispielsweise ein
Synchronkleinmotor, der den Ablauf des Fahrplans bestimmt. Die metallische Fahrplantrommel
ist mit ¢ bezeichnet. Sie wird von dem Zeitwerk mit gleichbleibender Geschwindigkeit
angetrieben, und ihre Mantelfläche wird von dem leitenden Abtastzeiger 2 bestrichen.
5 ist die Nachbildung eines Fahrplans, der aus einem nichtleitenden Material, beispielsweise
Papier, ausgeschnitten und auf dem Umfang der Trommel q. aufgewickelt ist. Der Zeiger
2 wird durch ein Getriebe bzw. eine Geradführung 6 von dem Synchronmotor 8 dann
mitgenommen, wenn ein Relais bzw. ein Elektromagnet 7 die Kupplung zwischen beiden
herbeigeführt hat. Das Relais. 7 besitzt am Geberort einen Arbeitskontakt 71, und
es sind ihm abhängige Kontakte 72 bis 75 am Empfangsort zugeordnet. Befinden sich
Geber und Empfänger am gleichen Ort, so können die Kontakte 72 bis 75 unmittelbar
Kontakte des Relais 7 sein. Liegt dagegen zwischen Geber und Empfänger eine größere
Entfernung, so wird zweckmäßig dem Relais 7 am Geberort ein weiterer Kontakt zugeordnet,
der die Fernleitung für die Dauer eines Impulses an Spannung legt und dadurch am
Empfangsort ein Hilfsrelais konform betätigt, das erst die Kontakte 72 bis 75 besitzt.
9 ist ein Relais, das zwischen Polen der Stromquelle über den Abtastzeiger 2 und
die leitende Trommel ¢ angeschlossen ist und das einen Arbeitskontakt 91 besitzt.
Die Empfangseinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Regelmotor io, beispielsweise
;einem Amperestundenzähler, der über eine Schneckenradübersetzung i1 einen Schleifkontakt
12 auf dem Spannungsteilerwiderstand 13 verstellt. 14 und 15 sind Vorwiderstände,
16 eine örtliche Stromquelle für den Empfänger, beispielsweise eine Gleichstrombatterie.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt:. Durch den Geber nach Abb. i werden
in bekannter Weise Impulse erzeugt, deren Dauer von dem jeweils gültigen Fahrplanwert,
nämlich der Ordinate der Fahrplantrommel, abhängig ist. Zu diesem Zweck wird durch
das nicht dargestellte Zeitwerk in festliegenden Zeitabständen der Kontakt i geschlossen,
wodurch das Kupplungsrelais 7 erregt wird und den Zeiger 2 an den Motor 8 ankuppelt.
Das Relais 7 schließt seinen Arbeitskontakt- 71, und es besteht über den geschlossenen
Arbeitskontakt 91 des bereits vorher erregten Relais 9 ein Selbsthaltestromkreis
für das Relais 7, auch wenn der Kontakt i wieder geöffnet wird. Der Zeiger 2 schleift
mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf der leitenden Trommel q. und wird stets
von seiner äußersten Ruhestellung links über die ganze Länge der Fahrplantrommel
hinweg bewegt, und zwar so lange, bis er die auf nichtleitendem Material bestehende
Fahrplankurve 5 erreicht. In diesem Augenblick wird die Erregung des Relais 9 unterbrochen,
so daß dessen Kontakt 91 geöffnet :und das Kupplungsrelais 7 zum Abfallen gebracht
wird. Der Zeiger 2 ist daher mit dem Motor 8 nicht mehr gekuppelt und kehrt beispielsweise
unter der Wirkung einer nicht gezeichneten Feder in seine Ruhelage zurück. Das Relais
7 ist daher jeweils für eine Zeiterregt, die proportional ist dem Weg, den der Abtastzeiger
2 von seiner Ruhestellung bis zum Erreichen der Falirplankurve zurücklegen mußte.
Die Zeitimpulse sind daher ein Maß für die jeweilige Ordinate der Fahrplankurve.
Für die Zeit, während welcher das Relais 7 erregt ist, ändern daher die damit verbundenen
oder die davon abhängigen
Kontakte 72 bis 7, im Empfänger ihre Stellung.
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Im Impulszeitempfänger nach Abb. 2 sind bei nichterregtem. Zustand
des Relais 7, d. h. während einer Impulspause, die Kontakte 72 und 73 geschlossen.
Der als Amperestundenzähler ausgebildete Regelmotor io liegt daher über die rechte
Klemme des Spannungsteilers 13, den Schleifkontakt i2, die Kontakte 72 und 73 sowie
über den Vorwiderstand 14. an der Spannung der Stromquelle 16 und wird daher von
einem Strom durchflossen, dessen Stärke abhängig ist von der Stellung des Schleifkontaktes
12. Der Amperestundenzähler io läuft also um und bewegt den Schleifkontakt 12, und
zwar beispielsweise in Richtung einer Verkleinerung der abgegriffenen Spannung.
Beginnt nun durch Schließen des Kontakts i die Impulssendung, so wird das Relais
7 im Geber, wie oben beschrieben, erregt. Dadurch werden die Kontakte 7, und 73
geÖffnet und statt dessen die Kontakte 74 und 75 geschlossen. Dies hat zur Folge,
daß nun der Amperestundenzähler io in umgekehrter Richtung, und zwar über die Kontakte
74, 7s und den Widerstand 15 an die Stromquelle 16 angeschlossen wird. Während der
Dauer eines Zeitimpulses bewegt sich also der Schleifkontakt im Gegensatz zu vorher
mit konstanter Geschwindigkeit im Sinne einer Vergrößerung der abgegriffenen Spannung.
Dies gilt praktisch nur für den Fall der Inbetriebnahme der Einrichtung, da dann
die Zeitimpulse wahrscheinlich wesentlich von der gewählten Stellung des Schleifkontaktes
i2 abweichen. Tritt während mehrerer aufeinanderfolgender Übertragungen stets der
gleiche Zeitimpuls auf, d. h. wird stets der gleiche Sollwert übermittelt, so nähert
sich der am Spannungsteiler 13 durch den Schleifkontakt 12 eingestellte Wert allmählich
dem diesem Zeitimpuls entsprechenden Wert, und zwar ohne daß zwischenzeitlich der
Zeiger 12 in die eine oder andere Endlage zurückkehrt. Ist die Einrichtung einmal
längere Zeit in Betrieb, so erfolgt daher die Verstellung des Schleifkontaktes 12
nunmehr unter dem Einfluß etwaiger Änderungen des augenblicklich eintreffenden Zeitimpulses
gegenüber dem vorhergehenden. Während der Pausen zwischen zwei Zeitimpulsen nimmt
die Geschwindigkeit, mit welcher die Spannung verringert wird, nach einer Exponentialfunktion
ab, da gleichzeitig mit dem Rücklauf die am Zähler io liegende Spannung verkleinert
wird. Es wird also bei gleichbleibendem Zeitimpuls die mittlere Stellung des Abgriffs
12 so lange verändert, bis der durch den Vorlauf mit konstanter Geschwindigkeit
zurückgelegte Weg des Schleifkontaktes gleich dem bei Rücklauf mit der abgegriffenen
Spannung während einer Pause durchlaufenen Weg ist. Jedem Zeitimpuls und damit jedem
Sollwert entspricht also ein anderer am Spannungsteiler 13 ,abgegriffener Mittelwert
der Spannung, der gemessen werden kann und in einem einfachen elektrischen Meßgerät
eine ständige Anzeige liefert.
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Um zu vermeiden, daß während zwei aufeinanderfolgender Übertragungen
die abgegriffene Spannung zwischen zwei Werten schwankt, wird gemäß der Erfindung
vorzugsweise in die Übersetzung i i zwischen dem Zähler io und dem Schleifkontakt
12 ein Getriebe eingefügt, daß zwischen Vor- und Rücklauf einen solchen Spielraum
von solcher Größe besitzt, die vorzugsweise in der Größenordnung der Verstellung
durch den längsten Zeitimpuls liegt. Dann wirkt sich die durch den Vor- und Rücklauf
des Zählers erzeugte Bewegung auf den Schleifkontakt 12 selbst gar .nicht .aus.
Der Hebel bleibt alsdann so lange in der Ruhelage, bis durch eine Änderung der Länge
des Zeitimpulses die Wege im Vor- und Rücklauf voneinander abweichen, und es ergibt
sich erst dann eine neue Stellung des Schleifkontaktes.
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An Stelle des Sollwertgebers nach Abb. i kann selbstredend auch irgendein
anderer Impulszeitfernmeßgeber treten. Die am Spannungsteiler 13 abgegriffenen,
den einzelnen Meßwertenproportionalen Spannungen können in bekannter Weise für sich
gemessen und zur Anzeige oder Regelung benutzt werden. Da die Zeitimpulse am Empfangsort
mittels der beschriebenen Einrichtung in eine ständig vorhandene elektrische Größe
umgeformt werden, können ohne Schwierigkeit auch mehrere Empfänger zum Zwecke der
Summierung zusammengeschaltet werden.