DE716787C - Einrichtung zur Fernmessung oder Fernsteuerung - Google Patents

Einrichtung zur Fernmessung oder Fernsteuerung

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DE716787C
DE716787C DEA85982D DEA0085982D DE716787C DE 716787 C DE716787 C DE 716787C DE A85982 D DEA85982 D DE A85982D DE A0085982 D DEA0085982 D DE A0085982D DE 716787 C DE716787 C DE 716787C
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DE
Germany
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delay
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receiver
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DEA85982D
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English (en)
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Dipl-Ing Gustav Guanella
Dipl-Ing Otto Lardelli
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BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/12Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is frequency or phase of ac

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Fernmessung oder Fernsteuerung In, Fernmeß- oder Fernsteuerungseinrichtungen muß aus Gründen der Betriebssicherheit der .Anlage die empfängerseitige Anzeige oder Venverttnig der übertragenen Meß- oder Steuerwerte möglichst unabhängig von den elektrischen Eigenschaften der verwendeten Übertrab t-ngsleitung sein. Man verwendet daher zur Iiennzeiclitiung der zu übertragenden Steuerwerte einen Signalstrom, dessen Frequenz durch diese Steuerwerte bestimmt ist. Für kleinere Frequenzen ist das sog. Impulsverfahren b:ekanntgeworden, bei welchem Stramimpulse ausgesandt werden, deren Anzahl je Zeiteinheit ein Maß für die zu übermittelnden Meßwer te darstellt. Das Impulsverfahren hat ,aber den Nachteil, daß bei vorgegebener, höchstzulässiger Impulsfrequenz die Genauigkeit nur auf Kosten einer verhältnismäßig hohen Trägheit gesteigert werden kann, während umgekehrt bei geringer Trägheit-häufig im Bereich kleiner Meßwertc =angenehme Schwankungen der Anzeige auftreten. Mit zunehmender Impulsfrequenz lassen sich diese Mängel allerdings entsprechend vermindern. Es hat sich nun aber gezeigt, daß mit den gegenwärtigen Einrichtungen zur Erzeugung und Steuerung wie auch zur empfängerseitigen Verwertung der -Impulse die bisher verwendete höchstzulässige Impulsfrequenz nicht mehr wesentlich gesteigert werden kann.
  • Zwecks Verbesserung der Müßgenanigkeit und Vereinfachung der geber- und empfängerseitigen Einrichtungen werden daher öfter nicht Impulse, sondern eigentliche Wechselströme- zur Übertragung benutzt, deren Frequenz in Abhängigkeit von den Meß- bz@v. Steuerwerten ,geändert wird. Um den notwendigen eindeutigen Zusammenhang zwischen Wechselstromfrequenz und den Meß- oder
    Steuerwerten zti erhalten, sind im allgemeinen
    besondere Maßnahmen zur honstanthaltung
    der Frequenz erforderlich, weil die üblichen..
    direkt gesteuerten Sendefrequenzgeneratoren
    an sich zu ungleichmäßig arbeiten. Es siiM-
    zur Erzielung genügend konstanter Senüf
    frequenzen beispielsweise Anordnungen be-
    kannt, in welchen die Wechselströme mittels
    mechanisch schwingender Systeme erzeugt
    sind, deren Eigenfrequenz in der `-erlangten
    Abhängigkeit -von den hl:eßiverten verändert
    wurde. Die konstruktive Durchbildung solcher
    Apparate stößt jedoch auf beträchtliche
    Schwierigkeiten, wenn mit einfachen und zu-
    verlässigen Mitteln eine den heutigen An-
    forderungen entsprechende Betriebssicherheit
    und Genauigkeit erreicht werden soll. 4hnlich
    verhält es sich reit den Einrichtungen, in
    welchen die Sendefrequenz unmittelbar auf
    elektrischem Wege gesteuert wird. Ferner
    sind auch die auf der Empfängerseite zur :@n-
    zeige üblichen frequenzempfindlichen Instru-
    mente im genannten Sinne als mangelhaft
    anzusehen.
    Für Fernmessung und Fernsteuerung sind weitere Einrichtungen lie@kanntge@i>orden,ivelcli:e im wesentlichen die in der Wechselstrommeßtechnik üblichen komplexen Brücken- und Kompensationsschaltungen verwenden. Selche Brückenschaltungen sind auch bei hohen Anforderungen an die Anzeigegenauigkeit verhältnismäßig einfach und zuverlässig, sofern sie von Hand abgeglichen werden können. Für Fernmeßzwecke ist .aber :eine selbsttätige Abgleichung unumgänglich. U m dies zu erreichen, hat man vorgeschlagen, den Nullzweig der Brücke entweder unmittelbar oder über eine Verstärker einrichtung mit zwei den beiden Abgleichrichtungen entsprechenden wattmetrischen Geräten zu verbinden und die der reellen und imaginären Komponente zugeordneten Abgleichmittel durch diese wattmetrischen Geräte so zu beeinflussen, daß der Nullzweig selbsttätig stromlos wird. Dabei sind die beweglichen Glieder der Abgleichmittel mit den Zeigern oder Schreibvorrichtungen gekuppelt, so daß eine fortlaufende Anzeige und Aufzeichnung der -'vLeß- oder Steuerwerte möglich ist. Die beiden wattmetrischen Geräte bestehen vorzugsweise .aus fremderregten Elektrodynamomet.ern oder aus gleichzeitig :als phaseiiabhiiiigige Nullindikatoren und Umlkehrniot-oren wirkenden Indul:-tionszählermeßwerken, die .unter Zwischenschaltungen gegebenenfalls weiterer Ni@ederfrequenzverstärker mit dein Nullzweig verbunden sind. Wegen der nicht verm,cidharen zusätzlichen Frequenzabhängigk.eiteu der Brückenzweige, die hauptsächlich durch die schädlichen Kapazitäten gegeben sind und nur für Bestimmte Frequenzbereiche genügend genau konstant gehalten %Ä-erden können, ist die obere Frequenzgrenze dieser Einrichtungen beschränkt und dürfte etwa bei einigen hundert Schwingungen liegen. Unerwünscht ferner, daß die Brücken- und Kompenl -e,j:tionseinrichtungeti für das Impulsi-erfahren nicht geeignet sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun. mit wesentlich einfacheren Mitteln, ohne V envendung der Brücken- und Iiompensatioiissclialtungen, eine ähnlich hohe Genauigkeit zu erreichen, wobei die Wirkungsweise in ;veitgehendem Maße von äußeren Einflüssen unabhängig wird. Auch die obere Frequenzgrenze soll bedeutend höher gelegt werden können, -weil die Frequenzaliliängigkeit der Schaltelemente selbst: indirekt zur Erzielunder Regelwirkungen verwendet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Wecbselströine oder Stromimpulse geben- und e npf-inger-citig einerseits unmittelbar und andererseits über eine frequenzabhängige, in AbhängiglZcit i-on den zu übertragenden Meß- oder Steuerwerten bzw. von der Stellung des Empf-ingers eingestellte Verzögerungseinrichtung einer an sich bekannten Laufzeitvergleichseinrichtung zu-;cführt werden, die bei Änderung des Meß- oder Steuerwertes einen Gleichstrom liefert, welcher so lange. im Geber die Änderung der Sendefrequenz bzw. im Empfänger die Anzeige bewirkt, bis diese den zu übertragenden. Meß- oder Steuerwerten entsprechen. Hierbei werden die Vorteile in gleicher Weise für das Impulsverfahren wie auch für das Verfahre-: mit frequenzveränderlichen Wechselströmen erzielt. Ein wichtiger Vorteil des Erfindungsgegenstandes den bekannten Einrichtungen gegenüber bestellt darin, daß die Genauigkeit sowohl geben- als auch empfängerseitig iir wesentlichen durch ein und dieselben Schalteinheiten bestimmt wird.
  • Der Erfindungsgegenstand -wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung wiedergegebenen beispielsweisen Einrichtungen näher erläutert. ' In Fig. i ist eine Sendeeinrichtung schematisch dargestellt, in welcher C'r den Meßsendegenerator an sich bekannter Bauart bedeutet. dessen Wechselstrom- oder Impulsfrequenz z. B. mittels der Wicklung E gesteuert -werden kann. Die abgehende LeitungL ist direkt ar_ den Generator angeschlossen-, wobei ein Abzweig an das Filter F vorgesehen ist. Am Ausgang dieses Filters ist die Verzögerungsvorrichtung P angelegt, welche die verzögerten Signale auf die Laufzeitvergleichseinrichtung !11 weitergibt, die ebenfalls direkt ani Filter F liegt. je nach den auftretenden Laufzeitunterschieden, die durch die Einstellung von P bestimmt sind, entsteht an den Kleinm.ennt der-Laufzeiti-ergleichsein:riclitung:11 eiii Gleichstrom, der mit Vorteil unter Zwischenschaltung eines Relais R zur Frequenzsteuerung am Generator G bzw: zur Beeinflussung der Steuerwicklung E verwendet wird. Einzelheiten über den Aufbau der Verzögerungsvorrichtung und der Laufzeitvergleichseinrichtung werden weiter unten angegeben.
  • Die Empfängereinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt und enthält im wesentlichen dieselben Schalteinheiten, welche für die Genauigkeit derAnlage maßgebend sind. Die ankommende Leitung L wird direkt,auf das Filter F geführt, an welches in der schon angegebenen Weise die Laufzeitvergleichseinrichtung M und die VerzögerungsvorrichtungP ,angeschlossen sind. Im Gegensatz zur - Gebereinrichtung wird hier der,an den Klemmen m der Laufzeitverglei:chseinrichtung erzeugte Regelgleichstrom dazu verwendet, um z. B. mittels des Relais Reinen Motor ,oder ein Antriebssystem H zu betreiben, welches die Verzögerungszeit in P verändert bzw. einzustellen vermag.
  • *Die Wirkungsweise der Sende- und Empfangseinrichtung ist etwa kurz die folgende: Sendeseitig werden die zu übertragenden Meß-oder Steuerwerte nicht, wie üblich, zur unmittelbaren Steuerung des Sendegenerators G verwendet, sondern dazu benutzt; die Verzögerungszeit in P zu steuern, wie dies durch den eingetragenen Pfeil veranschaulicht ist. je nach der vom Generator bereits gelieferten Impuls- oder Wechselstromfrequenz wird entsprechend dem der zu übertragenden Meßgröße zugeordneten in der Vergleichseinrichtung ,an den Klemmen m beispielsweise ein Gleichstromentstehen, welcher über das Relais R die Frequenz des Generators G ,so lange ändert, bis das Relais R die eingezeichnete Mittellage -einnimmt. Diese Ruhelage des Relais wird offenbar immer dann erreicht, wenn die Frequenz des Generators und die eingestellte Verzögerungszeit meinem bestimmten Zusammenhang zueinander stehen, der ausschließlich durch die Dimensionierung der einzelnen Schaltelemente der Einrichtung festgelegt ist. In analoger Weise wird empfängerseitig für die ankommenden Wechselstrom-oder Impulsfrequenten die Verzögerungszeit in P verändert, bis das Relais R zur Ruhe kommt, so daß auch hier die jeweils vorhandene Einstellung der Verzögerungsvorrichtung ein Maß für die ankommenden. Frequenzen und damit auch für die zu übermittelnden Meß- oder Steuerwerte darstellt.
  • Erfolgt die Kennzeichnung der zu übertragenden Meßwerte oder Steuergrößen mittels Impulsen und insbesondere mittels Gleichstromimpulsen von vorgeschriebener Dauer, aber veränderlicher Häufigkeit, dann werden in der V erzÖgerungsvorrichtung mit Vorteil mechanische Hilfsmittel verwendet, um die Impulse um ein vorgegebenes und @einstellbares Zeitintervall zu verzögern. Hierzu können. z. B. Relais dienen, die mit Anzug-@oder Abfallverzögerung ,arbeiten. Besser geeignet sind magnetisierbare Aufzeichnungsträger, auf welche der Impuls aufgezeichnet und nach einem bestimmten Zeitintervall wiederabgetastet wird. Der Aufzeichnungsträger besteht dann am besten aus einem endlösen Band oder aus einer kreisringförmigen Stahlscheibe, deren Drehzahl zwecks Regelung der Verzögerungszeit verändert wird. Ferner sind auch rein elektrische Verzögerungseinrichtungen vorzugsweise dann zu verwenden, wenn die Impulszahl verhältnismäßig hoch gewählt werden soll. Dies läßt sich beispielsweise mittels einer Spulenleitung, d. h. mittels eines mehrgliedrigen Tiefpaßfilters,erreichen, dessen Grenzfrequenz zur Einstellung der Verzögerungszeit geändert wird. Für hohe Impulszahlen sind am geeignetsten gesteuerte Gasentladun gsstrecken in Verbindung mit Kondensatoren, die aufgeladen. und ,anschließend wiederentladen werden, wobei die Zeitkonstante dieses Vorgangs einstellbar gewählt wird.
  • Um die Laufzeit der Impulse zu vergleichen, ist eine Gleichrichterbrücke vorgesehen, die möglichst aus frequenzunabhängigen Schaltelementen besteht. Eine solche rein elektrische Laufzeitvergleichseinrichtung ist in Fig.3 wiedergegeben. Die Schaltung ist an sich für andere Zwecke in der Schwachstromtechnik-'als Modulationsschaltung bekannt. Die beiden hinsichtlich der Laufzeit zu vergleichenden Vorgänge werden an die Klemmen o (Klemmen für unmodulierte Trägerwelle) einerseits und an die Klemmen n andererseits (Klemmen, an die die Modulationsspannungen üblicherweise angelegt werden) geführt. Die elektrische, zur Rückführung dienende Regelgröße kann dann an den Klemmen m entnommen werden, wo in bekannter Weise bei Modulation das Modulätionsprodukt auftritt. Es wird nun der aus -dem Laufzeitvergleich als Modulationsproduktentstehende Gleichstrom als Regelgröße verwendet und vorzugsweise an die Klemmen m ' ein Tiefpaßfilter angeschaltet, welches den im Falle einer Laufzeitvergleichung von Impulsen noch pulsierenden Gleichstrom glättet oder von den Oberwellen befreit. Besonders vorteilhaft ist es, die als Laufzeitvergleichseinrichtung dienende Modulationsschaltung als an sich bekannte Schaltung mit sog. Trägerwellenunterdrückung auszubilden. In der Anwendung auf den Laufzeitvergleich wird dadurch erreicht, daß, falls im Geber die Sendefrequenz, im Empfänger die Anzeige dem Sollwert entsprechen, der als Regelgröße dienende Gleichstrom an den Klemmen in verschwindet, während je nach dem Vorzeichen von Abweichungen vom Sollwert der Gleichstrom dementsprechend seine Richtung wechselt und den korrigierenden Regelvorgang einleitet. Für Wechselströme ist dies klar zuerkennen und ebenso für Impulsreihen, die aufeinanderfolgende Plus- und Minusimpulse aufweisen. Ein Gleichstrom an m tritt nur auf, wenn an it und o gleichzeitig Impulse vorhanden sind, während der Gleichstrom verschwindet, wenn z. B. die an o angelegten Impulse genau in die Lücken der an n angelegten Impulse fallen. Falls die Impulse sende- und -,empfängerseitig bezüglich der Laufzeit direkt verglichen werden, dann sind die Filter F in Fig. i und z kurzgeschlossen.
  • Die als Laufzeitvergleichseinrichtung dienende Modulationsschaltung bleibt gleich, @,venn die zu übermittelnden Meßwer te oder Steuergrößen durch frequenzveränderliche Wechselströme gekennzeichnet sind. Wegen den höheren Frequenzen und wegen der not-5 wendigen Konstanz der nichtlinearen Kennlinien wird die- Modulationsschaltung, unter Vermeidung insbesondere gasgefüllter, gittergesteuerter Verstärkerröhren, nur mittels Gl.eichrichterelementen, vorzugsweise Trockengleichrichtern mit Sperrschicht, aufgebaut. Ferner besteht dann die Verzögerungsvorrichtung nur aus rein elektrischen Verzögerungselementen, wie z. B. einer Spulenleitung mit nur wenigen Gliedern. Die Verzögerungsvorrichtung kann aber auch nur aus einem Phasendrehkreis in Form 'eines Vierpols bestehen, dessen Winkelmaß veränderbar ist und für eine beliebige der in Betracht kommenden Frequenzen möglichst stark von der Frequenz abhängt, um eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen. Geeignet ist ein Resonanzkreis als Spannungsteiler, bei welchem die Resonanzfrequenz durch Verstimmung geändert werden kann und jeweils in der Nähe der Resonanzfrequenz gearbeitet wird. Besondere Vorteile bieten phasendrehende Vierpole, bei welchen das Winkelmaß proportional mit der Frequenz wächst, wie z. B. bei entsprechend ausgebildeten Kreuzgliedern und Brücken-T-Schaltungen.
  • Die von der Laufzeitvergleichseinrichtung gelieferte elektrische Regelgröße wird am besten zur Betätigung eines Relais verwendet, welches Stromkreise schließt oder öffnet, die die Korrektur der Sendefrequenz des Generators oder die Nachstellung der Verzögerungseinrichtung bewirken. Besonders vorteilhaft ist es, mittels - der elektrischen Regelsröße unmittelbar das Antriebssystem eines Schnellreglers, vorzugsweise eines solchen nach dem Wälzsektorverfahren, zu erregen. (!essen geregelter Widerstand, der sowohl aus Ohinschen Widerständen als auch aus Induktivitäten oder Kapazitäten bestehen kann. wenigstens mittelbar dazu dient, im Geber die Frequenz, im Empfänger die Laufzeit zu ändern. Im Empfänger wird der geregelte Widerstand vorzugsweise als veränderliches Schaltelement in eine oder mehrere Phasendrehkreise eingefügt, um dadurch den Phasenwinkel unmittelbar einstellen zu können. Die Stellung des Wälzkontaktes bei vollendetem Ausgleich ist dann ein Maß für die übermittelte Meßgröße und kann mit einer geeigneten Zeiger- oder Schreibvorrichtung fortlaufend sichtbar gemacht werden. Wenn eine sehr kurze Einstellzeit und geringe Trägheit erwünscht ist, dann können an Stelle mechanischer Hilfsmittel zur Einstellung der Sendefrequenz oder der Laufzeit auch nur rein elektrisch arbeitende Einrichtungen nützlich sein. Die der Laufzeitvergleichseinrichtung entnommene Regelgröße dient in solchen Fällen unmittelbar zur Änderung des Wechselstromwiderstandes von Schaltelementen, von welchen im Geber die Sendefrequenz, im Empfänger die Laufzeit abhängt. Es kann z. B. mittels des Gleichstroms, der aus dem Laufzeitvergleich gewonnen wird, die Vor-' spannung und damit der Arbeitspunkt eines nichtlinearen Ohmschen Widerstandes, beispielsweise eines Trockengleichrichters, verändert werden. Der Gleichstrom kann auch dazu dienen, die Vormagnetisierung einer eisenhaltigen Selbstinduktion und damit ihren Scheinwiderstand einzuregeln. Nach einem neuerdings bekanntgewordenen Verfahren läßt sich ferner auch eine Kapazität durch eine angelegte Vorspannung verändern. Derartige Maßnahmen sind hauptsächlich im Geber angebracht, wobei diese veränderbaren Schaltelemente zur Abstimmung der Wechselstrom-oder Impulsfrequenz herangezogen werden. Auch empfängerseitig sind solche elektrisch gesteuerten Schaltelemente in der Verzögerungseinrichtung als phasendrehende Wechselstromwiderstände brauchbar. Diese für Wechselströme geeigneten Einrichtungen können unverändert auch für die übertragung von Impulsen verwendet werden, wenn die einstellbare Verzögerungszeit in P konstant bleibt, d. h. im Frequenzbereich der maßgebenden Teilfrequenzen der Impulse von der Frequenz nicht abhängt oder, mit anderen Worten, eine Phasendrehung aufweist, die im Arbeitsbereich proportional der Frequenz ist. Ist dies nicht möglich, dann werden die Stromimpulse, bevor sie auf die Verzögerungseinrichtung gelangen, zweckmäßig in reine sinusförmige und frequenzgleiche Wechselströme umgewandelt. Zu diesem Zweck kann das Filter F in Fig. i und z als ein für Gleichstrom nicht durchlässiges Bandpaßfilter ausgebildet werden; dessen " obere Grenzfrequenz etwa gleich der höchsten Impulsfrequen7 ist. Die untere Grenzfrequenz des Filters legt man natürlich unterhalb der tiefsten zu übertragenden Impulsfrequenz. Weil nun der Frequenzbereich .der Impulse in den meisten Fällen einen Bereich von i : z nicht überschreitet, kann durch ein solches Bandpaßfilter erreicht werden, daß- in P und M lediglich sinusförmige, d. h. unverzerrte Wechselströme fließen, deren Frequenz mit der Impulsfrequenz übereinstimmt. Empfängerseitig ist das Filter F selbstverständlich auch für Selektionszwecke brauchbar.
  • Die Summation und Differenzbildung verschiedener Meß- oder Steuerwerte läßt sich durch die Einrichtungen nach -der Erfindung besonders leicht durchführen. Im Gegensatz zu den bekannten Summationsverfahren, die sich hauptsächlich mechanischer Hilfsmittel, wie Differential- und Planetenradgetrieben, bedienen, kann eine Summation beliebig vieler Summanden verschiedenen Vorzeichens auf rein elektrischem Wege erfolgen. Neben größerer Betriebssicherheit, weil keine mechanisch sich abnützenden Teile, wie Kupplungen, Zahnräder u. dgl., benötigt werden, bietet die neue Summationseinrichtung noch den Vorteil: größter Einfachheit, so daß die verschiedenen Teile leicht ausgewechselt oder die gesamte- Einrichtung stets erweitert werden kann.
  • Dies wird dadurch erreicht, daß die gesamte, an den beiden Anschlüssen o, tt wirkende durch Addition oder Subtraktion von Laufzeiten erfolgt, die einzeln für sich in der Verzögerungsvorrichtung nach Maßgabe der betreffenden Meß- oder Steuerwerte eingestellt werden. In Fig. ¢ ist eine für diesen Zweck geeignete Gebereinrichtung dargestellt, welche eine Sendefrequenz auf die Leitung gibt, die direkt dem Summenwert der verschiedenen Meß- oder Steuerwerte entspricht, während Fig. 5 einen Empfänger zeigt, bei welchem einerseits über die Leitung eine der Meßgrößen übermittelt wird, während weitere Meßgrößen, die z. B. über -andere, nicht eingezeichnete Leitungen ankommen, zu der ersten Meßgröße addiert oder subtrahiert werden sollen,, so daß am Anzeigeinstrument des Empfängers direkt der Summationswer t abgelesen werden kann. Demnach besteht die vor die Laufzeitvergleichseinrichtung geschaltete Verzögerungsvorrichtung aus mehreren für sich einstellbaren und wenigstens zum Teil hintereinanderge:schalteten Phasendrehkreise n, an welchen die einzeInen Meßgrößen eingestellt werden.
  • Geberseitig werden die zu addierenden Meßwerte auf den Phas.endrehkreisen Pl, P2 usw: eingestellt, die sämtlich in Reihe geschaltet sind, so _daß die verzögerten Wechselströme an 'den Klemmen n der Gleichrichterbrücke wirken. Die zu subtrahierenden Meßwerte werden nicht auf Phasendrehkreisen eingestellt, die vor die Klammern n, sondern vor die Klemmen o der Gleichrichterbrücke gelegt werden. In Fig. q. ist es beispielsweise möglich, die Sumxnierung der Werte w1 -(- w2 -- w3 vorzunehmen, wenn diese Meßwerte auf den Phasendrehkreisen mit gleichnamigem Index eingestellt sind. Die abgehende Wechselstrom- oder Impulsfrequenz entspricht dann dieser Summenbildung.
  • Wesentlich abweichend 'muß vorgegangen «-erden, wenn im Empfänger eine Suinmierung von Meßwerten verschiednen Vorzeichens möglich sein soll. Es sei beispielsweise angenommen, daß ein Meßwert w1 in Fig. 5 über die Leitung L gesendet wird. Zu diesem Meßwer t ivl soll entsprechend dem vorhergehenden Beispiel ein weiterer Meßwert % addiert und von dieser Summe der Meßwert w3 subtrahiert werden. Die sich ergebende Summe von w1 - 12 - w2 - wg soll nun unmittelbar an der sich ergebenden Einstellung des durch das Antriebssystem H gesteuerten Phasendrehkreises P abgelesen werden. Hierzu werden die vom direkt übermittelten Meßwert zu subtrahierenden Meßwerte auf Phasendrehkreisen eingestellt,_ die mit dem zur Anzeige dienenden Phasendrehkreis in Reihe liegen, während die zu addierenden Meßwerte mittels in der anderen Zuführungsleitung zur Laufzeitvergleichseinrichtung an den Klemmen o liegender Phasendrehkreise eingestellt sind. Demnach ist der Meßwert w2 durch P2, der Meßwert w3 durch P3 einzustellen, damit der Wert -von wl+tv2-w. an P zur Anzeige gelangt. Wie im einzelnen die Pha.sendrehkreise P2, P3 in Abhängigkeit von w2, w3 eingestellt werden, ist gleichgültig. Diese Einstellung kann von Hand oder auch selbsttätig erfolgen. P2, P3 können beispielsweise mittels mechanischer Hilfsmittel abgestimmt werden, wobei die Meßwerte w2, 1v3 durch andere, nicht eingezeichnete Empfänger übermittelt wurden, die ebenfalls gemäß der Erfindung arbeiten. Es ist auf diese Weise möglich, in einem Empfänger direkt den Summen- oder Differenzwert mehrerer Meßgrößen abzulesen, die von verschiedenen Gebern gesendet werden. In analoger Weise kann der Empfänger nach Fig.5 für sich allein als Summationseinrichtun.g dienen. Da nun im allgemeinen die-Wechselstromfrequenz stets noch eine bestimmte Höhe besitzt, wenn die zu übertragende Meßgröße den Wert Null aufweist,. ist bei der Verwendung des Empfängers als Summationseinrichtung allein an Stelle der Leitung L an den Eingangsklemmen des Filters F die für die Stellung o an P entsprechende Frequenz mittels eines örtlich vorhandenen Generators anzulegen.
  • Bedingung für diese Summationsinethode ist, daß ein hinreichend linearer Zusammenhang zwischen Meßwerten, Phasendrehungen und Frequenz besteht. Insbesondere müssen, um Fehlanzeigen zu vermeiden, die gegenseitigen, durch die Zusammenschaltung der einzelnen Phasendrehkreise auftretenden zusätzlichen Laufzeiten vermieden werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die in ihrer Verzögerungszeit einstellbaren phasendrehenden Vierpole P, P1, P2 usw. alle unter sich und mit dem Eingangswiderstand der Gleichrichterbrücke ihrem Wellenwiderstand derart angepaßt sind, daß bei Veränderung des Winkelmaßes eines Phasendrehkreises seine eingangs- und ausgangsseitigen Wellenwiderstände konstant bleiben. Durch gleichzeitige Veränderung frequenzabhängiger Schaltelemente im Längs- und im Querzweig lassen sich solche Fehlanzeigen vermeiden.
  • Ein einfaches Beispiel solcher vorzugsweise zur Verwendung kommenden Phasendrehkreise, die in beliebiger Anzahl in Reihe geschaltet werden können und bei welchen sich die Phasenwinkel einfach addieren, ist in Fig.6 schematisch angegeben. Der wirksame Widerstand der Gleichrichterbrücke M an den Klemmen iz und o sei beispielsweise gleich einem rein Ohmschen Widerstand r. Die Phasendrehkreise P, oder P2 in Fig. 6 bestehen in diesem Fall am besten aus einer Längsinduktivität 1, die eingangsseitig über die Kapazität c und den ebenfalls Ohmschen Widerstand vom Betragt- abgeleitet ist. Die obengenannte Bedingung, daß die Eingangswiderstände der Phasendrehkreise bei Abschluß mit Ohmschen Widerständen r konstant sind, obwohl die Phase geändert wird, besteht darin, daß stets das Verhältnis Ilc=r= sein muß. Durch gleichzeitige _Änderung von 1 und c zwecks Phaseneinstellung läßt sich dies immer erfüllen.
  • Für einfachere Einrichtungen zur Summierung verschiedener Meß- oder Steuergrößen kann es vorteilhaft sein, nicht wie in der eben angegebenen Weise mehrere voneinander unabhängig einstellbare Phasendrehkreise zu verwenden, sondern wie in Fig. i und a nur eine einzelne Verzögerungsvorrichtung, aber mit mehrfacher Einstellmöglichkeit der Verzögerungszeit, vorzusehen. Als solche genügt beispielsweise ein gewöhnlicher Spannungsteiler, etwa nach Fig. 7, in welchem der Summenwert durch die Gesamtkapazität, den hierzu gehörigen Phasenwinkel und demnach auch durch die entsprechende Frequenz gekennzeichnet ist. Voraussetzung ist hierbei, daß ein genügend linearer Zusammenhang -zwischen der Kapazität und dem Phasenwinkel im Nutzbereich der verwendeten Frequenzen besteht.
  • Je nach der Ausbildung der Spannungsteiler und dem veränderten frequenzabhängigen Schaltelement hat demnach eine Parallel- oder Hintereinanderschaltung der einzeln einstellbaren Wechselstromwiderstände zu erfolgen. Al. Stelle von Kapazitäten sind auch Induktivitäten in Reihenschaltungen oder Ohmsche Widerstände, beispielsweise in Form von Schnellreglern, brauchbar. Im Empfänger ist eines dieser veränderbaren Schaltelemente nicht beliebig einstellbar, sondern wird durch das Antriebssystem H zum Zweck der Anzeige des Summenwertes betätigt.
  • Die Empfänger- und Gebereinrichtungen können unabhängig voneinander benutzt werden und sind in der Lage, nahezu beliebige Frequenzen vön Impulsen oder Wechselströmen zu erzeugen oder anzugeben. Di.e Einrichtungen nach der Erfindung können zufolge ihrer Eigenschaft als Nullmethode die höhere Genauigkeit derselben verwerten-Weiterhin ist eine außerordentliche Unempfindlichkeit gegen Temperaturschtvankungen und Schwankungen der Speisestromquellen festzustellen, weil hauptsächlich keine Verstärkereinrichtungen zur Erzielung des Abgleichvorganges notwendig sind. Nur für besondere Anforderungen hinsichtlich der Ansprechempfindlichkeit kann es vorteilhaft sein. hauptsächlich im Empfänger mit dem Filter F eine Verstärkereinrichtung zu" verbinden, welche den auf der Leitung herrschenden Pegel der Signalströme auf den für die Modulation in der Laufzeitvergleichseinrichtung notwendigen Wert heraufsetzt. Ferner ist es auch möglich, durch weitere Zwischenrelais oder Hilfsschütze beliebige Drehmomente für die Anzeige bzw. für die Ausführung von Steuervorgängen zu erhalten, wobei in einfacher Weise Steuer- oder Störungsanzeigekontakte betätigt werden können. Leitungsunterbrüche werden zwar direkt nicht registriert, aber es kann für diesen Zweck ein weiteres Relais vorgesehen sein, welches das Wegbleiben der Sendespannung anzeigt. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Schaltungen ist auch die besondere Eignung derselben zur absatzweisen Übertragung mehrerer Meß- bzw. Regelgrößen über dieselbe Leitung. -Nicht nur gestattet die höhere Übertragungsfrequenz eine prinzipiell größere Einstellgesch«indigkeit des Anzeigeteiles und ermöglicht damit bei einer vorgegebenen Anzahl Meßgrößen, welche nacheinander übertragen werden sollen, einen kleineren zeitlichen Abstand der Einschaltungen ein und desselben Meßwertes, sondern sie gestattet auch bei einem möglichst kleinen Zeitabstand die Unterbringung von mehr Meßgrößen innerhalb dieses Zeitintervalls als die mit kleinerer Frequenz arbeitenden Systeme. Es wird ferner durch Verwendung des angegebenen Regelprinzips ohne weitere sonst meist notwendige Hilfsmittel erreicht, daß die Anzeigeeinrichtung ihre Stellung bis zur jeweils. nächsten Einschaltung beibehält.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur elektrischen Fernmessung oder Fernsteuerung, bei welcher die zu übertragenden Meß- oder Steuerwerte durch die Frequenz von Wechselströmen oder Stromimpulsen dargestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselströme oder Stromimpulse geber-und empfängerseitig einerseits unmittelbar und andererseits über eine frequenzabhängige, in Abhängigkeit von den zu übertragenden Meß- oder Steuerwerten bzw. von der Stellung des Empfängers eingestellte Verzögerungseinrichtung (P) einer an sich bekannten Laufzeitvergleichseinrichtung (M) zugeführt werden, die bei Änderungen des Meß- oder Steuerwertes einen Gleichstrom liefert, welcher so lange im Geber die Änderung der Sendefrequenz bzw. im Empfänger die Änderung der Stellung des Empfängers bewirkt, bis die Sendefrequenz bzw. die Empfängerstellung den zu übertragenden Meß- oder Steuerwerten entsprechen. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Laufzeitvergleich als Modulationsprodukt entstehende Gleichstrom als # Regelgröße entnommen und vorzugsweise ein Tiefpaßfilter vorgesehen ist, mittels dessen der Gleichstrom von den entstehenden Oherwellen befreit wird. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsvorrich:ung vorwiegend mechanische Hilfsmittel, wie z. B. anzug- und/oder abfallverzögerte Relais oder magnetisierbare Aufzeichnungsträger u. dgl., verwendet, um vorzugsweise für Impulse eine einstellbare Verzögerungszeit zu lerhalten. q.. Einrichtung nach Anspruch i oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit durch elektrische Hilfsmittel, wie z. B. durch .eine Spulenleitung, deren Grenzfrequenz verändert wird, durch einen Phasendrehkreis mit veränderbarem Winkelmaß oder mittels Kippgeräten, unter Verwendung gesteuerter Entladeröhren. erzeugt wird. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß geber- und;' oder empfängerseitig vor die Laufzeitvergleichseinrichtung und die Verzögerungsvorrichtung ein Filter, vorzugsweise ein für Gleichstrom nicht durchlässiges Bandpaßfilter, dessen Grenzfrequenz etwa der höchsten zu übertragenden Impulsfrequenz entspricht, vorgeschaltet wird. 6. Einrichtung nach Anspruch i oder den übrigen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Summation oder Differenzbildung verschiedener Meß- oder Steuerwerte die gesamte an den beiden Anschlüssen der Laufzeitvergleichseinrichtung wirkende Laufzeitdifferenz durch entsprechende Addition oder Subtraktion von Laufzeiten erfolgt, die einzeln für sich in der Verzögerungsvorrichtung nach Maßgabe der betreffenden Meß- oder Steuerwerte eingestellt werden, wobei die vor die Laufzeitvergleichseinrichtung geschaltete Verzögerungsvorrichtung aus einer Mehrzahl einzelner, für sich einstellbarer Verzögerungsvorrichtungen, insbesondere Phasendrehkreisen, besteht, die wenigstens zum Teil hintereinandergeschaltet sind. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks--sendeseitiger Summierung von Meßwerten verschiedenen Vorzeichens alle zu addierenden Meßwerte auf Verzögerungsvorrichtungen eingestellt Werden, die hintereinändergeschaltet in der ersten Zuführungsleitung zur Laufzeitvergleichseinrichtung liegen, während die zu subtrahierenden Meßwerte auf Verzögerungseinrichtungen eingestellt werden, die in der zweiten Zuführungsleitung zur Laufzeitvergleichseinrichtung eingeschaltet sind. B. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks empfängerseitiger Summierung von Meßwerten verschiedenen Vorzeichens die vom direkt übermittelnden Meßwert zu subtrahierenden Meßwerte auf Verzögerungsvorrichtungen eingestellt werden, die mit der zur Anzeige dienenden Verzögerungsvorrichtung hntereinandergeschäl.et sind, während die zu addierenden Meßwerte mittels in der andern Zuführungsleitung zur Laufzehvergleichseinrichtung liegender Verzögerungsvorrichtungen eingestellt werden. g. Einrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung einer Fehlanzeige bei Summierung von Meßwerten verschiedenen Vorzeichens die hintereinandergeschalteten Phasendrehkreise unter sich und an den Eingangswiderstand der Laufzeitvergleichseinrichtung derart angepaßt sind, daß .mittels gleichzeitiger Veränderung freuqenzabhängiger - Schaltelemente im Längs- und im <<uerzweig - eines solchen Phasendrehkreises die Phase eingestellt werden kann, ohne daß sich ein Eingangswiderstand ändert. i o. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendrehkreis aus einer Längsinduktivität und einer eingangsseitigen Querableitung aus Kapazität und reihengeschaltetem Ohmschen Widerstand besteht und die Veränderung der Phase durch gleichzeitige Änderung der Kapazität und der Induktivität derart erfolgt, daß Z `c = r°- gilt. z i. Einrichtung riacb Anspruch i oder einem der übrigen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Summenbildung von Meß--%t-erten verschiedenen Vorzeichens die Verzögerungseinrichtung mehrere voneinander u::abhängige Einstellvorrichtungen auf-«=eist. mittels welcher die den zu summierenden Meßwerten zugeordneten Verzögerungszeiten einzeln eingestellt werden und die Verzögerungsvorrichtung vorzugstveise aus einem Phasendrehkreis besteht. welcher mehrere gleichartige und veränderbare Schaltelemente aufweist.
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