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Elektrischer Umdrehungsfernanzeiger Die Erfindung bezieht sich auf
einen elektrischen Umdrehungsfernanzeiger, wie er z. B. für das Feststellen der
Umdrehungsgeschwindigkeit von SchifEs- oder Motorwellen von einer entfernten Stelle,
z. B. von der Kommandobrücke eines Schiffes aus, verwendet wird. Ein solcher Umdrehungsfernanzeiger
besteht für gewöhnlich aus einem Impulsgeber, der an der zu messenden Welle 0. dgl.
montiert ist, und einen an einer anderen Stelle aufgestellten Empfänger, der, z.
B. nach dem Prinzip des Verhältnismessers, das Anzeigen vornimmt.
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Gegenstand der Erfindung ist seine Anordnung der einzelnen Elemente
des Umdrehungsfernanzeigers, bei der der Empfänger so einfach wie möglich als unselbständiger
Anzeiger gestaltet ist, insbesondere nur aus einer Skala und einem durch ein Schrittschaltwerk
gesteuerten Zeiger besteht, während der Geber alle übrigen Teile, insbesondere den
Verhältnismesser, die Umschalteinrichtung für die einzelnen Meßbereiche, ferner
einen erfindungsgemäß vorgesehenen Schaltgenerator enthält. Das hat den Vorteil,
daß beliebig viele Empfänger an einen gemeinsamen Geber angeschlossen werden können,
ohne daß die Gesamtanlage dadurch zu kostspielig würde.
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Gemäß der weiteren Erfindung wird durch eine besondere Ausbildung
des eigentlichen Frequenzmessers der Vorteil erzielt, daß die Meßgenauigkeit der
Anlage unabhängig von der jeweiligen Frequenzhölle stets den gleichen Wert, z. B.
* zwei Umdrehungen, erhalten kann. Dies wird erreicht durch eine Kombination eines
von der zu messenden Frequenz beschickten Frequenzmessers, insbesondere Verhältnismessers
mit einer lTmschaltvorrichtung für die verschiedenen Stufen von geeichten Scheinwiderständen,
die im Stromkreis des Frequenzmessers liegen, und deren Umschaltung in Abhängigkeit
von der Stellung des beweglichen Gliedes des Frequenzmessers erfolgt. Auch dieses
Prinzip eines Frequenzmessers erfährt gegenüber dem Bekannten und friiheren Vorschlägen
erfindungsgemäß verschiedene Verbesserungen.
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Die Erfindung, deren Grundprinzip der besseren Verständlichkeit halber
gleich an Hand der Zeichnung erläutert sei, enthält auf der Geherseite zunächst
ein Schaltglied B, das mit dem Anker F des Spulenpaares M1, M2 verbunden ist und
das zu Beginn des Steigens oder Fallens der Frequenz mittels Kontakten K1 bzw. K
den Stromkreis eines von zwei S chri ttschaltwerken M3, M4 schließt, durch welches
ein mit einem Anzeigeglied bzw. einem für den Empfänger E vorgesehenen Stromstoßgeber
G' gekuppelter Anzeigeteil G bis zum Erreichen eines Ausgleichszustandes in dem
Verhältnisspulensvstem bewegt wird.
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Dieser Anzeigeteil G ist mit Anschlagstiften o. dgl. A7t, N2 versehen,
durch die, nachdem der Anzeigeteil G nach Zurücklegen eines bestimmten ÄVeges selbsttätig
das Einschalten
eines neuen Meßlreichs. z. B. durch Verändern der
im Meßkreis liegenden Impedanz (L1, C1 ... L10, C10 vorgenonunen hat, mittels weiterer
Schrittschaltwerke M5, M6 ein Nachbewegen der den Anzeigeteil G bewegenden Antriebsmittel
M3, M4 derart bewirkt wird, daß der Anzeigeteil ohne jeweiliges Zurückbewegen in
seine Anfangsstellung mehrere Meßbereiche nacheinander durchläuft.
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Insgesamt enthielt die Anordnung, wie aus der Zeichnung hervorgeht,
folgende Teile: der Geber besteht aus dem mit der zu messenden Welle gekuppelten
Meßgenrator, dem bereits kurz beschriebenen Frequenzmesser mit Nachdrehsystem, einem
Impedanzschalter, einem Schaltgenerator, einem Stromstoßgeber und einem Verteiler,
für das Ablesen an einer beliebig weit entfernten Stelle sind einer oder mehrere
an dem Verteiler augeschlossene Empfänger vorgesehen.
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L)ie drei Bestandteile: Frequenzmesser mit Xachdrellsysteni, Impedanzschalter
und Stromstoßgeber sind der besseren Übersichtlichkeit halber getrennt voneinander
dargestellt. In Wirklichkeit sind diese drei Teile derart miteinander vereinigt,
daß der Teil G des Frequenzmessers unci der Teil G des Stromstoßgebers aus einem
Stück bestehen oder zumindest miteinander zwangsläufig gekuppelt sind. Das gleiche
gilt für die Verbindung der Teile R des Frequenzmessers und J des Impedanzschalters.
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Der Frequenzgeber mit dem zugehörigen Nachdrehsystem ist im Ausführungsbeispiel
ein Verhältnismesser, der in an sich bekannter Weise eine vom Meßgenerator induzierte
Spule S enthält, deren Adern a und b derart geschaltet sind, daß von a aus ein Stromkreis
über eine der Impedanzen L1, C1 his L10, C19 des Impedanzschalters und die Spule
M1 zurück nach b gebildet wird, während ein zweiter Stromkreis von a aus über den
Ohmschen Widerstand @ und die Spule M2 nach b führt. Die beiden Spulen M1 und M2
des Verhältnismessers beeinflussen galvanometerartig einen Anker F, der in ein bewegbares
Glied B fortgeführt ist. Dieses bewegbare Glied B dient aber nicht wie bei bekannten
Verhältnismessern als Zeiger, sondern lediglich als Kontaktglied zum Herstellen
einer elektrischen Verbindung mit K1 oder K2. In dem Angenblick, in dem das bewegliche
Glied P z. B. nach links ausschlägt (was z. B. der Fall is<, wenn die Frequenz
der zu messenden Wellen vom Werte O aus allmählich ansteigt, wird der Schrittmagnet
M2 erregt und durch seinen Anker der innere Teil G, der eine Zannung Zi enthiilt
und mit ihm die auf ihm fest montierten Spulen M1 und M2 des Verhältnismessers nach
rechts (Uhrzeigersinn) gedreht (Nachdrehsystem).
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Dieses Nachdrehen erfolgt so lange, bis zwischer den beiden Spulen
M1 und M2 und dem Anker F ein Gleichgewichtszustand besteht, der sich dahin auswirkt,
daß das bewegliche Glied B an keinen der Kontakte K1 und K2 mehr anschlägt. Die
Drehung des Teiles G gibt also dami ein Maß für die Höhe der gemessenen Frequenz.
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Da mit dem Teil ( des Xachdrehsystems der Teil G' des Stromstoßgebers
gekuppelt ist, so wird auch dieser entsprechend mit nach rechts gedreht. Auf diesem
Teil G' des Stromstoßgebers sitzen nun zwei Kontaktfedern K5 und K6 sowie zwei Unterbrecher
R1 und R2 mit je einem Anker A1 bzw. A2.
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Ferner sitzt mit dem Teil G' ein Mitnahmeglied Q auf gleicher Achse,
aber mit G' im übrigen nicht gekuppelt. Es ist ferner ein Schaltgenerator vorgesehen,
der zwei verschiedene Frequenzen erzeugt, z. B. die Fre quenz von 50 Hz (mittels
des Ankers o. dgl.
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(f1) und die Frequenz von 200 Hz (mittels des Ankers 02). von dem
Anker G, wird eine Sekundärspule S1 induziert, vom Anker G2 eine Sekundärspule S2.
Es sind num folgende Schaltverbindungen vorgesehen: Die beiden Spulen S1 und S2
führen zunächst mit je einem Ende gemeinsam an den einen Pol des Verteilers und
somit an den einen Pol der Primärwicklung eines im Empfänger liegenden Transformators
7'. Ferner führt das zweite Ende von S1 über den Unterbrecher R1 und den Kontakt
K5, das zweite Ende von S2 über den Kondensator C, den Unterbrecher R2 und den Kontakt
K8 über den Mitnehmerstift Q an die andere Ader des Verteilers und somit des angeschlossenen
Empfängers. Es wird also je nachdem, welcher von den beiden Kontakten K5 und K6
mit dem Mitnehmerstift Q in Verbindung tritt, entweder die in S1 oder in S2 induzierte
Spannung des Schaltgenerators (50 bzw. 200 Hz) an den Empfänger gelegt. Die Einrichtung
ist nun so getroffen, daß für die eine Bewegungsrichtung des Teiles G' (z. B. fiir
steigende Fre quenzen) der Kontakt K5 geschlossen, d. h. die Frequenz von 50 Hz
an den Empfänger gelegt wird, während für die andere Bewegungsrichtung (fallende
Frequenzen) durch den Kontakt K6 die Frequenz von 200 Hz an den Empfänger gelegt
wird. Der Empfänger selbst besteht, angeschlossen an die Sekundärseite des Transformators
T, aus zwei Schrittmagneten M7 und M8, von denen dem einem eine Drosselspule D vorgeschaltet
ist, so daß er nur auf die niedrige Schaltgeneratorfrequenz (50 Hz) anspricht, -ilhrend
dem anderen, n,, ein Kondensator C' vorgeschaltet ist, so dall er nur auf die hohe
Schaltgeneratorfrequenz (200 Hz) anspricht.
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Die elektrischen Verbindungen zwischen dem Frequenzmesser und dem
Stromstoßgeber haben mit der Ubertragung der Meßströme selbst nichts zu tun. Sie
sind nur vorgesehen, um den Schrittmagneten M1 bis M6 des Frequenzmessers eine Stromquelle
zu geben. Diese Stromquelle ist der in der Sekundärspule S1 vom Schaltgenerator
induzierte Strom.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgende: Es sei angenommen,
daß die Gesamtanlage zunächst auf 0 eingestellt ist. In diesem Fall befindet sich
heim Frequenzmesser das bewegliche Glied B genau zwischen den beiden Kontakten K1
und K2, der Schalthebel J des Impedanzschalters auf der Schaltstellung L1, C1 und
der drehbare Teil G' des Stromstoßgebers ebenfalls auf der Stellung O, ohne daß
einer der Kontakte K@, K@ den Mitnehmerkontakt Q berührt.
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Wenn jetzt die über den Übertrager Ü mit dem Meßgenerator gekuppelte
Stelle, deren Frequenz zu messen ist, in Drehungen versetzt wird, so wird durch
die Spulen M1 und 111 der Anker F abgelenkt, und zwar in dem Sinn, daß das bewegbare
Glied B sich an den Kontakt K1 anlegt. In diesem Augenblick wird der Stromkreis
S1, M3, K1, K0, S1 geschlossen und der Teil G durch den Anker des Schrittmagneten
M3 nach rechts gedreht, und zwar so lange, bis die Spulen M1, M2 den Anker F aus
seiner Nullage nicht mehr entfernen. Der gleichzeitig mit G gedrehte Teil G' des
Stromstoßgebers bewirkt dann, daß der auf G' sitzende Kontakt K5 sich an den Mitnehmerkontakt
Q anlegt, so daß der Empfänger der Schalgeneratorfrequenz von 50 Hz so lange ausgesetzt
wird, wie sich der Teil G (bei steigender Frequenz) nach rechts dreht. Damit der
durch das Schrittschaltwerk M1 bewegte Zeigter Z des Empfängers genau die gleiche
Winkelbewegung ausführt wie der Teil G' des Stromstoßgebers, damit mit anderen Worten
die Schrittzahl genau dosiert ist, wird durch den Unterbrecher R1 im Stromstoßgeber
dafür gesorgt, daß unmittelbar nach Schließung des Kontaktes zwischen K5 und Q der
Anker A1 des IJnterbrechers R1 angezogen wird, wodurch er mit Hilfe des jenseits
seines Drehpunktes befindlichen Anschlages den Mitnehmerkontakt Q jedesmal wieder
vom Kontakt K5 entfernt.
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Die Schritweitedes Schrittmagneten M7 muß also, in Winkelgraden gemessen,
dem Abstand zwischen K5 und Q in der Nullage entsprechen.
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XVenn die zu messende Frequenz von einem bestimmten Wert, der auf
dem Empfänger abgezeigt ist, wieder fällt, so spielt sich ein analoger Vorgang in
umgekehrter Richtung ab: Zunächst legt sich durch die Störung des Gleichgewichtes
im Verhältnismesser das bewegliche Glied B an den Kontal<t K2 an. Dadurch wird
der Schrittmagnet M4 erregt und der Teil G und mit ihm der Teil G' wieder nach links
zurückgedreht. Der Teil 0' des Stromstoßgebers berührt dann mittels des auf ihm
sitzenden Kontaktes K6 den Mitnehmerkontakt Q und schaltet den Empfänger somit an
die zweite Schaltgeneratorfrequenz (200 Hz) an, die dem Schrittmagneten M8 zugeführt
wird. Auch hierbei ist die Dosierung der einzelnen Schritte mittels des Unterbrechers
R2 und seines zugehörigen Ankers A2 die gleiche wie vorher beim Vorwärtsschalten.
Durch entsprechende Wahl des Winkelabstandes zwischen den Kontakten K1 und K2 läßt
sich die Empfindlichkeit der Gesamtanordnung entsprechend einstellen. Wenn z. B.
der Teil G bei einer 360°-Drehung einen Bereich von o bis 200 Touren anzeigt, so
läßt sich bei einem Winkelabstand zwischen K1 bzw. K9 und der Nullstellung von B
im Betrage von 3,60 eine Meßgenauigkeit von zwei Umdrehungen je Zeiteinheit über
den gesainten Äießbereich erzielen.
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Die weiteren Teile des Frequenzmessers, insbesondere der Nachdrehteil
R und die Schrittmagneten 1115 und 1116 dienen dazu, verschiedene Meßstufen mit
Hilfe des Impedanzschalters einzustellen. Zu diesem Zweck sind an dem Teil G zwei
Nocken N1 und N2 befestigt, die in einem Winkelalbstand voneinander angeordnet sind,
der dem Winkelabstand der einzelnen. Schaltstufen des Impedanzschalters entspricht
(im vorliegenden Beispiel also ein Zehntel einer vollen Drehung). NVenn sich nun
bei steigender Frequenz der Teil G nach rechts bewegt, so stößt nach einer Drehung
von 360 : 10 = 360 der Nocken N1A an einen Schalthebel H an. Dieser Schalthebel
wird dadurch vom Kontakt K0 auf den Kontakt K1 bewegt. Das bedeutet, daß der vorher
von S1 über M3, K1, B und K0 nach S1 zurückfließende Strom unterbrochen wird und
statt dessen ein Stromkreis zwischen S1, M5 und K3 zurück nach S1 geschlossen wird.
Der Schrittmagnet M5 bewirkt nun ein Drehen des Teiles R mit Hilfe dessen äußerer
Verzahnung Za. Dadurch wird der mit dem Teil R gekuppelte Schalthebel J des Impedanzschalters
in Richtung auf die Einstellung der nächsthöheren Meßstufe zu (nach rechts) bewegt.
Der Hebel J des Impedanzschalters ist dabei so eingestellt, daß sofort zu Beginn
der Bewegung von R die jeweils nächste, aus Selbstinduktion und Kapazität bestehende
Meßstufe eingeschaltet wird. Der Teil R dreht sich nun durch das als selbsttätiger
Unterbrecher arbeitende Schrittschaltwerk M6 so lange nach rechts (Uhrzeigersinn),
bis der von ihm mitgeführte Schalthebel H nach
einer Drehung von
36 an den Nocken N2 der Scheibe G, die während der Drehung von R stillsteht. gestoßen
ist. In diesem Augenblick wird der Hebel II wieder auf den Kontakt K0 gestellt,
so daß nunmehr der Stromkreis von S1 über M3, K1, B, N0 nach S1 zurück geschlossen
ist und die Anzeige in der zweiten Meßstufe fortgesetzt werden kann. Der Vorgang
wiederholt sich jetzt von neuem, gegebenenfalls unter mehrmaliger Umschaltung auf
eine neue Meßstufße, so lange. bis der Teil 2 die der vorhandenen Tourenzahl entsprechende
Stellung besitzt, d. h. bis der bewegliche Teile in seiner gleichgewichsstellung
zwischen den Kontakten K1 und K2 verbleibt, ohne einen von beiden zu beruhren.
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Wenn dann die Frequenz von einem bereits angezeigten NVerte aus wieder
abnimmt, so wiederholt sich der Vorgang analog in umgeliehrter Richtung. d. h. es
wird zunächst durch Kontaktgabe zwischen 13 und K2 der Scbrittmagnet M4 in Betrieb
gesetzt und der Teil G nach links gedreht, bis der Nocken N2 an den Schalthebel
H anschlägt und den Stromkreis des Schrittmagneten M4 unterbricht und dafür den
Schrittmagneten M6 in Betrieb setzt. Dieser dreht dann den Teil R wieder nach links
(Gegensinn), bis der Nocken N1 der inzwischen stillstehenden Scheibe G den Schalthebel
H wieder auf K0 zuriicliführt usw.
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Bei der Ausführung des Frequenzmessers und des Nachdrehsystems muß
darauf geachtet werden, daß sich die Schrittmagneten M3, M4, M5 und M6 nicht gegenseitig
behindern. Ihre Anker müssen also so angeordnet sein, daß sie im stromlosen Zu stand
der LIagneten mit der Verzahnung Zi bzw. ZL nicht im Eingriff stehen. Das gleiche
gilt entsprechend auch für die Schrittmagneten 1117 und 111, im Empfänger.
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Bei der konstruktiven Durchbildung des Frequenzmessers und des Nachdrehsystems
kann einer der beiden drehbaren Teile, z. B. der Teil G, selbst als auf der Drehachse
sitzendes Gehäuse des Instrumentes aus gebildet sein.
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Der beschriebene Geber hat gegenüber schon früher vorgeschlagenen
Gebern mit mehreren Äleßstufen den Vorteil, daß sein Anzeigeglied. nämlich der |
Teil G, innehalb des gesamten, alle Einzelstufen umfassenden Meßbereiches nur eine
einfache fortlaufende Bewegung ausführt und nicht nach jedesmaligem Einschalten
einer neuen Impedanz stufe wieder in die Nullstellung zurückgeht.
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Dieser Vorteil hat dann auch wieder eine einfachere Ausführung des
Stromstoßgebers und des Empfängers zur Folge. Ferner ist bei dem beuen Frequenzmesser
die Meßgenauigkeit für alle einzelnen Meßstufen die gleiche.
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Es ist weiterhin von Vorteil, den Stromstoßgeber derart auszubilden,
daß auch an ihm eine Ablesung erfolgen kann. Dies wird dadurch erreicht. daß im
Stromstoßgeber eine feste Skala L vorgesehen ist, auf der sich ein auf dem beweglichen
Teil G' angebrachter Markierungsstift P o. dgl. entlang bewegt.
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I)er Stromstoßgeber wirkt dann gleichzeitig als zentraler Hauptanzeiger.