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Einrichtung zur Fernübertragung des eine Größe in beliebigen Einheiten
angebenden Zahlenwertes Gegenstand des Hauptpatents ist eine Fernübertragungseinrichtung,
bei welcher der zu übertragende Zahlenwert in Summanden nach Potenzen .der Zahl
2 zerlegt und die einzelnen Summanden gleichzeitig übertragen werden. Die zur flbertragung
der einzelnen Summanden dienenden Ströme bzw. Stromkomponenten -werden an der Empfangsstelle
den ihnen entsprechenden Empfangsrelais zugeleitet, so daß also diejenigen Empfangsrelais
in Arbeitsstellung übergehen, welche den in dem übertragenen Gesamtzahlenwert enthaltenen
Potenzen der Zahl 2 entsprechen. Von den Empfangsrelais werden Widerstände in den
Stromkreisen der einen Wicklung eines Kr-euzspulohmmeters geschaltet, deren Leitwerte
nach Potenzen .der Zahl 2 ,abgestuft 'sind, und zwar schaltet das einzelne Empfangsrelais
jeweils den Widerstand, dessen Leitivert dem Zahlenwert des zugeordneten Empfangsrelais
entspricht. Infolgedessen addiert das K:reuzspulohmmeter sozusagen die einzelnen
Summanden, d. h. die Anzeige des. Kreuzspulohmmeters ergibt ein Maß für den Summenwert
der Teilbeträge. Kreuzspulohmmeter besitzen im allgemeinen nur go° Skalenausschlag
und haben außerdem ohne weiteres keine linear geteilte Skala. In vielen Fällen ist
es jedoch erforderlich, daß die übertragenen Zahlenwerte an der Empfangsstelle an
linear geteilten Skalen abgelesen und zur genauen und eindeutigen Anzeige der Werte
innerhalb eines sehr großen Meßbpreiches Grob- und Feinzeiger auf Grob- und Feinskalen,
ähnlich wie bei einer Uhr mit Stunden-, Minuten- und Sekundenzeigern, benutzt werden
können.
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Im folgenden sind einige Ausführungsbeispiele einer 'neuen Anzeigeeinrichtung
beschrieben, mit der sich ohne -weiteres eine linear geteilte Skala erzielen lädt
und sich auch mehrere Geräte zu einer. Einheit zusammenfassen lassen, wenn eine
größere Zahl. von Werten durch Grob- und Feinzeiger auf Grob- und Feinskalen angezeigt
-werden soll.
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Fig. i zeigt .das .erste Ausführungsbeispiel der neuen Anzeigeeinrichtung.
Sie umfaßt einen Ständer i mit zwei räumlich um gQ' gegeneinander versetzten Wicklungen
i ,a und i b und einen gegenüber diesem drehbaren Läufer 2, der ebenfalls zwei räumlich
um go' g g egeneinander versetzte Wicklungen 2 a und 2 b enthält und einen Zeiger
2 c antreibt. Die Wicklungen sind in der aus Fig.2 ersi:chtliehen
Weise
an die örtliche Stromquelle gelegt. R" Rs und Rl sind drei Empfangsrelais, die in
gleicher Weise wie bei der Ausführung nach dem Hauptpatent an die Fernleitung angeschlossen
sein können und dL-ren Anschlußschaltung daher hier nicht näher dargestellt ist.
Die drei Relais dienen zur übertragung der Potenzen 20, 21 und 2., also zur Ü bertragu.ng
der Zahlen i, 2 und 4., wie durch ihre Indices angedeutet ist. Die Wicklung 2,a
des Läufers liegt dauernd an der Stromquelle3. Ebenso liegt die Wicklung i b des
Ständers im erregungslosen Zustand des Relais R.; und des Relais R1 über die zugehörigen
doppelpoligen Ruhekontakte ständig an der Stromquelle 3. Dadurch ist die Nullstellung
des Anzeigegerätes bedingt, d. h. der Läufer 2 stellt sich so ein, daß der Vektor
des Läuferfeldes $"l mit dem Vektor des Ständerfeldes (P11, parallel ist, wie in
Fig. 3a a:nge; deutet. Bei Übertragung der Zahl i geht das Relais ,R, in Arbeitsstellung
und legt dadurch die Wicklung 2 b an Spannung, die Wicklung 2 b bildet ein
Feld 0.,b aus, das ebenso groß wie das Feld der Wicklung 2 :a ist, aber mit dieseln
einen Winkel von 9o' bildet. Die beiden Felder bilden mithin ein resultierendes
Feld, das mit dem Teilfeld der Wicklung 2 7 einen Winkel von 45'' bildet.
Infolgedessen erfährt der Läufer eine Drehung um 4.5'. wie rins dem Vektordiagramm
der Fig. 3 b und der zugehörigen Stellung des Läuferzeigers 2 c angedeutet ist.
Wird die Zahl 2 übertragen, so geht das Relais R, wieder in die Ruhestellung zurück,
während das Relais R.# in Arbeitsstellung geht und die Stromquelle 3 von der Ständerwicklung
i b auf die Ständerwicklu.ng i a umschaltet. Infolgedessen erfährt der Ständerfeldvektoreine
Drehung um 9o', und esergibt sich die in Fig. 3c angedeutete Stellung. Bei Übertragung
der Zahl 3 sind die P elais R1 und R.# eingeschaltet, woraus sich die in Fig. d
ange.-deutete Stellung ergibt. Wird die Zahl 4 übertragene so ist lediglich das
Relais R, eingeschaltet und die Ständerwicklung i b mit Bezug auf die Stromquelle
3 umgepolt, so daß das Ständerfeld (I),-l, gegenüber der Nullstellung um i 8o` gedreht
ist; es ergibt sich die in Fig. 3 e dargestellte Stellung. Die Fig. 3 f bis 311
veranschaulichen die entsprechenden Vektordiagramme bzw. Zeigerstellungen bei der
Übertragung der weiteren Zahlen 5-. Wie aus der Darstellung hervorgeht, beruht die
Wirkungsweise darauf, daß durch Änderung der Stromrichtung bzw. der Strom«#ege im
Läufer und Ständer sowohl der Läuferfeldvektor relativ zum Läufer wie auch der Ständerfeldvektor
relativ zum Ständer schrittweise und an sich unabhängig voneinander drehbar sind,
so daß auch die gleichzeitige Einschaltung mehrerer Empfangsrelais möglich ist und
in diesem Falle sich die einzelnen Verstellwege des Läufers addieren.
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Eine Anzeigeeinrichtung mit 16 Stellungen ist in Fig. q. dargestellt.
Diese Ausführung unterscheidet sich von der vorhergehenden, abgesehen von der Schaltung,
nur dadurch. daß die beiden Läuferwicklungen 2 a und 2 b räumlich unter einem Winkel
von r23"-5 gegeneinander versetzt sind.
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Fig. 5 veranschaulicht die zugehörige Schaltung. R,-R,3 sind wieder
die Empfangsrelais; diie Zahlen, die durch die einzelnen Empfangsrelais übertragen
werden, sind durch die Indices der Relais angedeutet. Die Läufenci-cklung 2 a liegt
über einen Vorwiderstand 6 ebenso wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform
ständig an der örtlichen Stromquelle 3. Desgleichen ist die Schaltung der beiden
Feldwicklungen i a und i b die gleiche wie bei der bereits beschriebenen Ausführung.
Die Läuferwicklung 2 b kann sowohl über den Arbeitskontakt r1 des Relais R, unter
Vorschaltung eines Olimschen Widerstandes 4 wie auch über den Arbeitskontakt r,
des Relais R", und zwar unter Vorschaltung des Ohmschen Widerstandes 5, an die Ortsstrotnquelle
3 angeschlossen werden. Die beiden Widerstände-d. und 5 sind so bemessen, daß beim
Schließen des Kontaktes r1 über den Widerstand .l der Wicklung 2 b einen
Strom von der Größe o,39 J.." und beim Schließen des Kontaktes r. über den
Widerstand 5 ein Strom von der Größe 0,72 J," zugfleitet wird, wenn J, der
von der Wicklung 2 a aufgenommene Strom ist und die Wicklungen 2 a und
2 b gleiche Windungszahlen haben. Werden beide Kontakte r1 und r., geschlossen,
so fließt über die Wicklung 2 b die Summe der beiden genannten Ströme. Das resultierende
Läuferfeld entsteht dadurch, daß das von der Läuferwicklung 2 a herrührende
Feld (h,; sich mit dem Feld der Läuferwicklung 2 b geometrisch addiert, wie in den
Diagrammen a-d der Fig. 6 dargestellt ist. Hierin stellt (hl die Größe des von der
Wicklung 2 b herrührenden Läuferteilfeldes dar, wenn lediglich der Kontakt r1 geschlossen
ist; 0@ stellt das entsprechende Feld dar, wenn nur der Kontakt r= geschlossen ist.
@hl -T- S@@ stellt das entsprechende Feld dar bei Schließung der Kontakte r1 und
r=. Man erhält so für den resultierenden Läuferfeldvektor (1)s zwischen Null und
9o° drei Zwischenstellungen, die utiter,!inander und gegenüber der Nullstellung
um je ein Viertel eines rechten Winkels, also um 22,5", gegeneinander versetzt sind.
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Man könnte die Zwischenstellungen des resultierenden Läuferfeldvektors
(h, an sich auch erhalten, wenn die beiden Läuferwicklungen um 9o'' gegeneinander
versetzt wären.
Man würde darin -die aus dem Diagramm der Fig.7ersichtlichen
Verhältnisse erhalten, worin 0o das von der einen Läuferwicklung erzeugte, .dauernd
vorhandene Läufierteilfeld bedeutet und 01, 02, $3 die drei in ihrer Größe von dem
Erregerstrom abhängigen Vektoren des Teilfeldes der anderen Läuferwicklung :darstellen.
Man ersieht daraus aber, daß einmal der Erregerstrom zur Erzeugung des Feldes 03
sehr groß würde und außerdem, daß, das Feld 03 größer sein müßte als die Summe der
Felder 01 und $". Es würde daher, um das Feld 03 zu erhalten, nicht genügen, einfach
den Kontakt r, und den Kontakt r" zu schließen, sondern es. müßten auß,erdem noch
besohdere Maßnahmen getroffen werden, um in diesem Falle den Belastungsstrom .der
Wicklung 2 b über den Betrag zu steigern, der der Summe der Erregerströme für .das
Feld f1 und das Feld $2 entspricht.
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Halbiert man aber in dem Diagramm der Fig. 7 den von den Vektoren
0, und 052 eingeschlossenen Winkel und fällt auf diese Winkelhalbierende
von dem Endpunkt A d°s Vektors 00 aus das Lot AD, so ersieht man ohne weiteres,
daß aus Symmetriegründen die Strecke AB gleich der Strecke CD@@st und mithin
die Strecke AD gleich der Summe der Strecke AC und AB ist. Gibt man daher
durch entsprechende Anordnung der zweiten Feldwicklung dem von ihr erzeugten Teilfeld
die Richtung der Strecke AD, so ist, um den Vektor 0D zu erhalten, welcher dreimal
um 22,5° gegenüber der Richtung des Vektors verschoben ist, lediglich ein Erregerstrom
:erforderlich, der die Summe der Erregerströme für die Vektoren AB und AC
bildet. Man entnimmt ohne weiteres aus dem Diagramm der Fig.7, daß die betreffende
Richtung mit der Richtung des Vektors 0o den Winkel von 90"+22,5"+"/2-22,5'=I23,75'
einschließt. Das ist der Grund, weswegen bei der Ausführung gemäß der Fig.4 die
beiden Läuferwicklungen tun 123,75° gegeneinander versetzt sind. Aus den geometrischen
Beziehungen des Diagramms der Fig. 7. ergibt sich gleichzeitig auch die oben angegebene
Biemessung der beiden Widerstände 4 und 5, die gemäß der Schaltung hach Fig. 5 der
Wicklung 2 b vorgeschaltet sind.
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Die'Nullstellung der;Anzeigeeinrichtung: nach Fig. 4 ist dadurch bedingt,
daß das von !der Läuferwicklung 2 a herrührende Feld 00 sich parallel mit dem Ständerfeld
01b einzustellen sucht (vgl. das Diagramm der Fig.8a). Bei Übertragung der Zahl
i schließt sich der Arbeitskontakt r1 des Relais I21. Dadurch, daß sich das resultierende
Läuferfeld wieder phasengleich mit dem Ständerfeld einstellt, ergibt sich die Stellung
gemäß Fig.8b. Bei übertragung der Zahl 2 ist der Kontakt r2 geschlossen. Die daraus
sich ergebenden Änderungen der Vektoren und die damit verbundene Einstelltmg des
vom Läufer angetriebenen Zeigers ergibt sich aus Fig. 8 c. Bei Übertragung der Zahl
3 sind beide Kontakte r1 und Y2 geschlossen, woraus das Vektordiagramm und die Einstellung
des Zeigers gemäß Füg. 8 d resultiert. Wird die Zahl 4 übertragen, so ist das Relais
I24 in Arbeitsstellung, woraus sich das Vektordiagramm und die Einstellung gemäß
Fig. 8 c ergeben.
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Die weiteren Vorgänge sind im wes:entlichen die gleichen wie bei der
Ausführung gemäß Fig. i und 2 und bedürfen hier keiner näheren Erläuterung mehr.
Da durch @entsprechende Einschaltung der Läuferwicklung 2 b über den einen oder
den anderen der beiden Kontakte r1 und r2 - oder über beide Kontakte sich drei verschiedene
Zwischenstellungen ergeben, so besitzt die Anzeigeeinrichtung gemäß. Fig. 4 insgesamt
16 verschiedeine Stellungen, von denen vier durch entsprechende Umschaltung oder
Umpolung des Ständers über die Relais f2.4_ und IZs und die weiteren zwölf durch
entsprechende Einschaltung der Läuferwicklung 2 b ermöglicht sind.
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Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß man in den beiden beschriebenen
Ausführungsbeispielen die Rollen von Ständer und Läufer vertauschen kann, ohne an
dem Grundgedanken der Erfindung etwas zu ändern, Nach denselben Grundsätzen einer
schrittweisen Verdrehung des Ständerfeldes relativ zum Ständer und einer davon unabhängigen
schrittweisen Verdrehung des Läuferfeldes relativ zum Läufer lassen sich ohne Schwierigkeiten
weitere Ausführungsbeispiele angeben.
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So erhält man z. B. eine Anzeigeeinrichtung mit 16 Stellungen, wenn
man am Ständer 4 Feldwicklungen vorsieht, die je einen Winkel vorn 45° miteinander
bilden und durch Ein-und Ausschalten der einen Läuferc,#dcklung das resultierende
Feld des Läufers um
gegen den Läufer dreht.
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Eine Anz.eigeeinrichtung für 32 Stellungen hätte z. B. einen Ständer
mit vier Feldwicklungen, die je einen Winkel- von 45° miteinander bilden und einen
Läufer enthalten, dessen resultierendes Feld je nach Erregung der .einen Läuferwicklung
um 1/4 # 45', 1/s # 45° oder 3/4 # 45° gegen den Läufer gedreht wird usw.
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Es besteht bei den Ausführungen nach Fig. i und 2 bzw. Fig.4 und 5
die Möglichkeit, daß der Zeiger bei der Umschaltung der Ständerwicklungen i a und
i b Sprünge ausführt. Das läßt sich dadurch vermeiden, daß in den Ständerstromkreis
ein Relais gelegt
wird, das bei der Schaltung des Ständerstromkreises
den Läuferkreis selbsttätig unterbricht, wie es in Fig.9 bei H für die Schaltung
der Fig. 5 dargestellt ist.
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Die Zusammenfassung mehrerer einzelner solcher A:nzeigeeinrichtungen
zu :einer für die Übertragung eines sehr großen Meßbereiches geeigneten Einheit
erfolgt in der Weise, dar) man den einzelnen A.nzeigeeinrichtu.ngen verschiedene
Gruppen von Empfangsrelais zuordnet. So lassen sich z. B. mit zwei Anzeigeeinrichtungen
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel 16.i6==256 Werte übertragen, wenn man die Empfangsrelais
R" R" R-1 und R8 dem einen und die Relais RIG, R,;2, Re, und R12,9 dem anderen System
zuordnet.
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Es versteht sich, daß man über die beschriebene Einrichtung, die außer
für die Zwecke des Hauptpatents gegebenenfalls auch sonst verwendbar ist, natürlich
auch irgendein Steuerglied einstellen und in diesen und ähnlichen Fällen einen Zeiger
zur optischen -Ablesung gegebenenfalls ganz fortfallen kann. Es ist daher in diesem
weiteren Sinne der hier verwendete Ausdruck Anzeigeieinrichtung zti verstehen.