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Elektrischer Umdrehungsfernanzeiger Die Erfindung hat einen elektrischen
Umdrehungsfernanzeiger zum Gegenstand, der beispielsweise für das Feststellen der
Tourenzahlen von Schiffsschraubenwellen, Motorwellen usw. bestimmt ist. Dabei-wird
von dem. an sjcb bekannten Prinzip Gebrauch -gemacht, daß von einer Meßgröße die
Frequenz eines Wechselstroms abhängig ist und gemessen wird.
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Der neue Umdrehungsanzeiger hat gegenüber bekannten Umdrehungsanzeigern
den Vorteil, daß er einen beliebig großen Meßbereich ermöglicht und über diesen
genannten Meßbereich eine konstante Anzeigegenauigkeit besitzt. Dies wird auf folgende
Weise erreicht: Es wird ausgegangen von dem an sich bekannten Prinzip des Verhältnismessers,
bei dem ein Anzeigeglied, z. B. ein Zeiger, unter dem Einfluß von zwei Galvanometerspulen
steht, die von den der zu messenden Frequenz entsprechenden Stromimpulsen durchflossen
werden, und wobei im Stromkreis der einen Spule elektrische Abstimmittel liegen.
Derartige Verhältnismesser haben für sich aber den Nachteil, daß ihr Anzeigebereich
relativ zu eng begrenzt ist.
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Zur Umgehung der beschriebenen Nachteile bekannter Ausführungen wird
daher der Umdrehungsfernanzeiger gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß
er für mehrere Meßstufen eingerichtet ist. Hierzu betätigt das Anzeigeglied des
vorzugsweise als Verhältnismesser ausgebildeten Anzeigeinstruments am Ende bzw.
Anfang seines Anzeigebereichs einen Kontakt, der mittels eines Schrittschaltwerkes
ein zweites bewegbares Glied einstellt, das durch Ändern von Abstimmelementen (Schwingungskreisen)
des Verhältnismessers eine Meßbereichumschaltung vornimmt, die ein sofortiges Zurückgehen
des Anzeigegliedes in seine Ausgangsstellung bewirkt. Durch das Umschalten von Abstimmelementen
des Verhältnismessers wird die zu messende Frequenz dann in einer höheren Einheit
angezeigt. Anordnungen, bei denen nach Erreichen eines Endwertes in einer Meßstufe
die nächste Meßstufe automatisch eingeschaltet wird, waren an sich bekannt, aber
nur bei Stromanzeigegeräten, bei denen beim Erreichen eines bestimmten Wertes des
Meßstromes ein Überstromrelais, das die Umschaltung vornimmt, betätigt wird. Für
den Gegenstand der Erfindung sind solche Anordnungen aber nicht brauchbar, da es
hier nicht auf die stromwerte, sondern lediglich auf die Frequenzen des Meßwechselstroms
ankommt, mit denen Überstromrelais nicht betätigt werden können.
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Die Zeichnung zeigt in Gestalt eines Schaltschemas ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der Impulsgeber, z. B.ein Gleichstromunterbrecher oder ein Wechselstromgenerator,
dessen Frequenz gemessen werden soll und der z. B. von der Schiffswelle betätigt
wird,
ist an die Primärspule eines Übertragers ü angeschlossen. Die beiden Endpunktes
und B der Sekundärwicklung dieses Übertragers sind zunächst- über die Spule al des
Verhältnismessers v miteinander verbunden, wobei in dieser Verbindung ein Ohmscher
Widerstand r liegt, der bewirkt, daß ;die Stromstärke in a1 unabhängig von der Impulsfrequenz
bleibt. Eine zweite, Iden Wider. stand r nicht enthaltende Verbindung zwischen den
Punkten A und B verläuft von A aus über den zugleich als Zeiger wirkenden Schalthebel
h des Schrittschaltwerkes s, den Kondensator c1 bzw. einen der Kondensatoren c2,
c3 ..., die Selbstinduktionsspule l und die Spule a2 des Verhältnismessers v nach
B zurück. Die Kon-densatoren ci, c2, ..... bilden, in Verbindung mit entsprechend
angezapften Teilen der Selbstinduktion 4 eine Reihe von Abstimmstufen für die verschiedenen
Anzeige. bereiche des Verhältnismessers v.
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Der Verhältnismesser v ist so ausgebildet, daß er die niedrigste
Frequenzstufe, z. B. die Werte o bis 9, anzeigt. An seinen beiden Endstellungen
ist ein vom Zeiger z betätigtes Kontaktpaar k1, k2 bzw. k5, k4 vorgesehen, von denen
k3 und k4 bewegbar angeordnet sind, derart, daß sie beim Anstoßen des Zeigers z
gegen den festen Kontakt kg bzw. k2 gedrückt werden. Bei der Kontaktgabe zwischen
kl und k3 wird gleichzeitig eine Ruheverbindung zwischen Kontakt k5 und einem anderen
Kontakt k5 geöffnet. k4 und k5 stehen über einen gemeinsamen Gleichrichter g mit
dem Punkt B in Verbindung, während k1 über den Vorschaltmagneten m1, k2, über den
Rückschaltmagneten m2 des Schrittschaltwerkes s an den Schalthebel h führt. Schließlich
ist noch der Punkt A über einen Aufladekondensator b mit dem Kontakt k3 verbunden.
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Die Wirkungsweise der Gesamtanlage ist folgende: Wenn vom Impulsgeber
über den Transformator ü ein Strom eintrifft, dessen Frequenz, nach irgendeiner
Einheit bemessen, innerhalb Ides Anzeigebereiches des Eine Zählers liegt, so wird
der Zeiger z des Instruments v sich auf diesen Frequenzwert einstellen, und zwar
einerseits unter dem Einfluß der Spule a1, die im stromkreis A, r, a1, B liegt,
und der Spule a2, die im stromkreis A, h, c1, l, a2, B liegt. Durch die Impedanzen
c1, l, die der Nullstellung des Hebels h des Schrittschaltwerkes s lentsprechen,
ist das Instrument v auf das Anzeigen der Frequenz-Einer abgestimmt.
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Wenn nun die über den Transformator ü anlangende Frequenz über den
Meßbereich des Instruments v hianusgeht, so geschieht folgendes: Der Zeiger z stößt
an der Stelle seines Endanschlages an die Kontaktfeder k3 an und verbindet diese
mit der Kontaktfeder k1, wobei gleichzeitig der Stromkreis zwischein k3 Glied k5
unterbrochen wird. Beim Herstellen der Verbindung zwischen k3 und k1 entsteht, von
der Spule des Aufladekondensators b aus betrachtet, ein strom über k3, k1, den rechten
Schrittmagneten m1, den Drehpunkt des Hebels h, über A nach der negativen Belegung
des Kondensators b zurück.
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Dieser Strom bewirkt durch den Schrittmagneten m1 ein Vorwärtsschalten
des Schalthebels h auf seinen nächsten Kontakt 10.
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Das Instrument v ist nunmehr durch Vorrücken des Schalthebels h -des
Schrittschaltwerkes auf dessen nächste Kontaktstellung in einen neuen Empfindlichkeittsbereich
umgeschaltet worden, der nunmehr durch den Kondensator c2 und den restlichen Teil
der Selbstinduktionsspule l bestimmt wird. Damit ist gleichzeitig ,das Widerstandsverhältnis
im Verhältnismesser auf den der Anfangsfrequenz des neuen Bereiches entsprechenden
Wert gebracht, so daß der Zeiger in seine Anfangslage, ohne den Nullkontakt k4 zu
berühren, zurückgeht. Içn diesem neuen Empfindlichkeitsbereich wiederholt sich der
gleiche Vorgang von vorn, d. h. es wird bei jedesmaligem Anlangen des Zeigers z
in seiner rechten Endstellung der Hebel h des Schrittschaltwerkes um einen weiteren
Kontakt vorwärts bewegt und damit dem Instrument v immer wieder ein anderer Empfindlichkeitsbereich
gegeben, solange die angelegte Impulsfrequenz weiter steigt.
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Wenn die Impulsfrequenz geringer wird, vollzieht sich der beschriebene
Vorgang im umgekehrten Sinne. Angenommen, das Instrument habe bei s auf der Stellung
20 und bei v auf der Stellung 6 gestanden und die Vom Impulsgeber kommende Frequenz
gehe stetig zurück, so wird sich zunächst der Zeiger z .des Instruments v, dauernd
von dem durch die Spulen a1 und a2 fließenden Strom beeinflußt, nach links bewegen,
bis er die Nullstellung erreicht. In diesem Augenblick bewirkt er ein Schließen
der Kontakte k2 und k4. Das bedeutet, daß jetzt wieder ein Strom des Aufladekondensators
b. entsteht, der vom positives Pol dieses Kondensators über k5, k3, kq und k2, über
m2, A und zurück nach dem negativen Pol von b führt. Durch den Magneten m2 wird
der Schalthebel h des Schrittschaltwerkes um eine Kontaktstellung nach links bewegt
und dadurch der Empfindlichkeitsbereich des Instruments v wieder geändert. Der Zeiger
geht jetzt zu Beginn des neuen Bereiches in die rechte Endlage.
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Der Gleichrichter g hat die Aufgabe, den Kondensator b in all den
Zeiten, in denen weder das Kontaktpaar k1, k3 noch das Kontaktppaar k2, k4 geschlossen
ist, wieder aufzuladen.
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Die Betätigung des schrittmagneten m1 durch den Aufladekondensator
b hat den Vorteil, daß dadurch der Gesamtbetriebsstrom niedrig gehalten werden kann;
denn der Aufladestrom braucht infolge der relativ langen -Pausen zwischen den einzelnen
Schaltvoergän gen nur sehr. klein gehalten zu werden.
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Bei der Einteilung der Anzeigestufen des Verhältnismessers einerseits
und des Schrittschaltwerkes andererseits ist man nicht an die im Ausführungsbeispiel
angegebene Zehnereinteilung gebunden, obgleich diese aus Gründen der bequemen Ablesung
vorzuziehen ist.
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Man kann ferner die Unterteilung bzw. den Gesamtanzeigebereich des
Schrittschaltwerkes nach Bedarf vergrößern oder verkleinern.
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Gegebenenfalls können auch mehrere nacheinander in Tätigkeit zu setzende
Schrittschaltwerke verwendet werden. Ferner kann die übergeordnete Stufe auch als
Verhältnismesser ausgeführt werden.
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Auch die Abstimmittel c1, c2 ... sowie l, die die Empfindlichkeitsbereiche
des Instruments v bestimmen, können in anderer Veise ausgeführt werden, z. B. in
der Form, daß an Stelle der Einzelkondensatoren c1, c2 ... ein oder mehrere z. B.
nacheinander einschaltbare Drehkondensatoren in Verbindung m'it einer festen oder
wiederum mit Abgriffen versehenen Selbstinduktionsspule versehen sind, deren Betätigung
gegebenenfalls direkt durch die Achse des Schrittschaltwerkes s erfolgen kann, indem
die Schaltwlerkachse mit der Kondensatorachse direkt oder über ein geeignetes Getriebe
gekuppelt ist. Bedingung für die Bemessung der Abstimmelemente für die verschiedenen
Empfindlichkeitsbereiche von v muß nur bleiben, daß sich der eine Empfindlichkeitsbereich
ohne Überlappung und ohne Lücken an Ideen vorangehenden anschließt, so daß beim
Zurückgehen des Zeigers z nach Erreichen einer vollen Einheit, z. B. einer Dekade,
auf seine Nullstellung sofort der erste Einer der nächstfolgenden Einheit, z. B.
Dekade, angezeigt werden kann. Eine kleine Überlappung der einzelnen Stufen kann
jedoch so weit vorgenommen werden, als sie zum Ausgleich geringer Frequenzschwanl:ungen,
welche unter der geforderten Anzeigegenauigkeit liegen, notwendig wird. Ohne diese
Überlappung würden diese geringen Frequenzschwankungen, sobald sie sich um die End-
oder Anfangswerte einer Stufe bewegen, eine dauernde Schaltung des Schrittschaltwerkes
zur Folge haben.