DE752804C - Vorrichtung zum Fernmessen - Google Patents

Description

Es ist eine Vorrichtung zum Fernmessen beliebiger, durch ein Zeigergerät oder durch ein umlaufendes Meßgerät erfaßbarer Betriebsgrößen bekannt, bei der auf der Achse des Gebergeräts eine Kontaktwalze mit einem Kontaktsegment angeordnet ist. Um diese Kontaktwalze rotiert eine Bürste, die mit gleichmäßiger Umlaufgeschwindigkeit durch einen Synchronmotor angetrieben wird. Auf

ίο diese Weise wird die jeweilige Stellung des Kontaktsegments bzw. des Gebergeräts durch die umlaufende Bürste abgetastet. Ändert sich nämlich die Stellung des Gebergeräts und des Kontaktsegments längere Zeit nicht, so trifft die umlaufende Bürste in regelmäßigen Zeitabständen auf das Kontaktsegment und ruft dadurch den Stromschluß über eine Fernleitung hervor, der auf der Empfangsseite als Impuls aufgenommen wird. Ändert sich zwischen zwei Abtastungen die Stellung des Gebergeräts ruckartig um einen begrenzten Betrag, so ist bei diesem einen Umlauf der abtastenden Bürste der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ein anderer als vorher, und dieser Umstand kann auf der Empfangsseite in der Weise ausgewertet werden, daß auch das Empfangsgerät ruck-.artig eine Stellungsänderung um den gleichen Winkelbetrag ausführt. Zu diesem Zweck enthält der Empfänger der bekannten Anord-

nung einen Generator, dessen Polrad mit der gleichen Drehzahl angetrieben wird wie die abtastende Bürste im Geber. Das Polrad wird durch jeden ankommenden Impuls kurzzeitig erregt und erzeugt dadurch in der Ständerwicklung des Generators einen Stromstoß, der auf ein elektromagnetisches Schrittschaltwerk übertragen wird und den Anker des Schrittschaltwerks in einer Lage zeigt, die dem zeitliehen Eintreffen des Impulses entspricht.

Wird bei der bekannten Anordnung an Stelle des Gebergeräts ein umlaufendes Meßgerät, beispielsweise ein Zähler, verwendet, und steht dieser Zähler gelegentlich still, so ändert sich dadurch an der geschilderten Wirkungsweise nichts. Dreht sich aber dieser Zähler gleichsinnig oder gegensinnig mit der abtastenden Bürste, so wird der Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen verao größert bzw. verringert, so daß im Empfänger das Polrad des Generators jedesmal bei Eintreffen eines Impulses eine andere Stellung hat. Folglich wird auch der Induktionsstromstoß auf das Schrittschaltwerk in einem anderen Zeitpunkt übertragen, und der Anker des Schrittschaltwerks führt eine Umlaufbewegung aus, die gleichsinnig und mit gleicher Geschwindigkeit erfolgt wie die Umlaufbewegung des Sendezählers. Bei genügend schneller Aufeinanderfolge der Impulse ist diese Bewegung praktisch als gleichmäßig anzusehen. -Man kann dabei den Anker des Schrittschaltwerks unmittelbar zum Antrieb, beispielsweise eines Rollenzählwerks, benutzen und dadurch, falls der Sendezähler eine elektrische Leistung anzeigt, an der Empfangsstelle das Zeitintegral der Leistung, nämlich die elektrische Arbeit, registrieren. Die Übertragung elektrischer Leistungen ist dabei nicht beabsichtigt; denn es wäre zweifellos einfacher, in einem solchen Fall nicht den Umweg über einen Sendezähler an der Geberstelle zu wählen, sondern in diesem Fall würde man als Gebergerät ein direkt anzeigendes Wattmeter verwenden. Hieraus ergibt sich, daß es bei der bekannten Anordnung, sofern an der Geberstelle ein umlaufendes Meßgerät verwendet wird, allein darauf ankommt, die Drehzahl des Sendezählers an der Empfangsstelle mit einiger Genauigkeit nachzubilden, nicht aber auf diese Weise etwa elektrische Leistungen oder sogar Leistungsphasen wechselnder Richtung anzuzeigen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fernmessen beliebiger, durch ein umlaufendes Meßgerät erfaßbarer Betriebsgrößen, beispielsweise von elektrischen Leistungen od. dgl., nach dem Impulsphasenverfahren, bei dem der Meßwert durch die · zeitliche Phasenlage von Impulsen innerhalb sich periodisch wiederholender konstanter Zeitabschnitte gegeben ist, wobei auf der Sendeseite die Impulsbildung durch einen mit konstanter Drehzahl umlaufenden Kontaktteil sowie einen mit der Meßdrehzahl umlaufenden Kontaktteil erfolgt, während auf der Empfangsseite mittels eines Schrittschaltwerks eine der Drehzahl des Sendegeräts entsprechende Drehzahl gebildet wird. Diese bekannte Vorrichtung wird erfindungsgemäß in der Weise weitergebildet, daß diese Drehzahl zum Antrieb einer Tachometermaschine dient, deren Spannung gemessen wird. Auf diese Weise wird die Vorrichtung brauchbar gemacht, um die Meßwerte eines umlaufenden Meßsystems zu übertragen, und zwar nicht nur das Zeitintegral, sondern darüber hinaus den augenblicklichen Wert der das umlaufende Meßgerät speisenden Betriebsgröße anzuzeigen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist außerdem unmittelbar geeignet, eine elektrische Summierung mehrerer in gleichartiger Weise übertragener Meßgrößen vorzunehmen, eine Zählung jeder Meßgröße für sich durchzuführen oder auch Regelgeräte zu betreiben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Darin bezeichnet 1 das umlaufende Meßgerät an der Sendestelle, das beispielsweise ein Leistungszähler sein kann. Auf der Achse des Sendezählers ist ein Kontaktzylinder angeordnet, der einen Schleifring 2 und ein mit diesem Schleifring leitend verbundenes Kontaktsegment 3 trägt. Der übrige Teil des Kontaktzylinders besteht aus Isoliermaterial. Auf dem Schleifring 2 liegt eine Bürste 4, auf dem übrigen Teil des Kontakt-Zylinders eine Bürste 5 auf. Die Bürste 5 selbst wird von einem Laufwerk konstanter Drehzahl 6 angetrieben. Dieses Laufwerk kann beispielsweise ein Synchronmotor sein, der von einem Wechselstromnetz 7 gespeist wird. Auf der Achse des Laufwerks ist ferner ein Schleifring mit einer Bürste 8 vorhanden. Die beiden Bürsten 4 bzw. 8 stehen über eine geeignete Stromquelle, beispielsweise eine Batterie 9, mit Fernleitungen 10 in Verbindung, die gleichzeitig auch zu anderen Zwecken, beispielsweise zum Fernsprechverkehr, herangezogen werden können.

Auf der Empfangsseite ist ein Relais 11 vorgesehen, dessen Kontakt die Spannung einer Batterie 12 über zwei Schleifringe 13, 14 an die Erregerwicklung 15 eines Magnetpols 16 legt. Dieser Magnetpol wird von einem Laufwerk konstanter Geschwindigkeit, beispielsweise einem Synchronmotor 17, in gleichmäßige Umdrehung versetzt und läuft mit derselben Geschwindigkeit um wie die Bürste 5 an der Sendestelle. Zweckmäßig ist iao es daher, im Fall der Verwendung eines Synchronmotors diese an ein Wechselstrom-

netz i8 anzuschließen, das dieselbe Frequenz besitzt wie das · Wechselstromnetz 7. Der Magnetpol 16 rotiert innerhalb einer Ringwicklung 19, die an drei um i20°^l gegeneinander" versetzten Stellen angezapft und mit der Ringwicklung 20 eines Nachlaufsteuerorgans verbunden ist. Innerhalb der Ringwicklung 20 befindet sich wiederum ein drehbarer Magnet 21. Die bisher beschriebene, am ίο Empfangsort befindliche Anordnung soll im folgenden der Kürze halber als Impulsphasenmotor bezeichnet werden. 'Diese Anordnung hat insgesamt folgende Wirkung: Bei stillstehendem Sendezähler bewegt sich die Bürste 5 mit konstanter Geschwindigkeit am Umfang des Kontaktzylinders entlang und stellt jedesmal bei Berührung des Kontaktsegments 3 einen Stromkreis für Empfangsrelais Ii her, so daß dieses impulsmäßig erregt wird. Dreht sich nun der Sendezähler mit konstanter Geschwindigkeit in derselben Richtung wie die Bürste 5, so wird der Zeitpunkt innerhalb der durch einen vollen Umlauf der Bürste 5 gegebenen Periode, in dem die Berührung zwischen Bürste 5 und Kontaktsegment 3 erfolgt, ein anderer werden als vorher. Dieser Berührungszeitpunkt wird durch die zusätzliche gleichsinnige Drehung des Sendezählers gegenüber dem Berührungs-Zeitpunkt bei stillstehendem Sendezähler zurückverlegt. Anders ist der Vorgang, wenn der Sendezähler 1 entgegen der Drehrichtung der Bürste 5 umläuft. Dann kommt das Kontaktsegment 3 der Bürste 5 gewissermaßen entgegen, so> daß der Berühcungszeitpunkt jetzt gegenüber dem Berührungszeitpunkt bei feststehendem Sendezähler vorverlegt wird.

Jeder dieser Impulse, die sich stets aufeinanderfolgend wiederholen, hat auf dem Wege über das Relais 11 eine vorübergehende Erregung der Magnetwicklung 15 zur Folge. Da vo'raussetzungsgemäß der Magnetpol 16 mit der Wicklung 15 synchron mit der Bürste 5 gedreht wird, so wird je nach der Lage eines Impulses innerhalb des Umlaufzyklus die Erregung der Wicklung 15 in einer anderen Stellung des Magnetpols 16 erfolgen. Die kurzzeitige Erregung der Wicklung 15 hat jedesmal zur Folge, daß transformatorisch über die Wicklung 19 und von da aus galvanisch ein Stromstoß in der Wicklung 20 erzeugt wird, wobei der letztere zur Folge hat, daß der Drehanker 21 in diejenige Stellung gezogen wird, die der Magnetpol 16 in dem betreffenden Augenblick hat. Man erkennt, daß der Magnetpol 21 unter der Wirkung dieser Stromstöße eine schrittweise erfolgende Umlaufbewegung ausführt, deren einzelne Schritte durch die Aufeinanderfolge der ankommenden Impulse bedingt sind. Dieser Magnet 21 ändert auch seine Drehrichtung, wenn der Sendezähler 1 seine Drehrichtung ändert.

Der Magnet 21 treibt eine Tachometermaschine 22 an, die konstant oder mittels Dauermagneten erregt ist. Sie liefert demgegenüber eine Gleichspannung, deren Betrag in jedem Augenblick der Drehgeschwindigkeit entspricht und in einem Meßgerät 23 gemessen werden kann. Man hat es selbstredend in der Hand, durch entsprechende Bemessung der über die Fernleitung übertragenen Impulszahlen eine entsprechend hohe Schrittgeschwindigkeit des Magneten 21 zu erhalten, so daß allein schon dadurch die Drehzahl und damit die Spannung der Tactu> metermasehine 22 vergleichmäßigt wird. Im Bedarfsfall kann man außerdem die Welle des Magneten 21 und die Welle der Tachometermaschine 22 durch eine Federkupplung verbinden, die zusätzlich auf mechanische Weise eine gleichmäßigere Drehung der Tachometermaschine zur Wirkung hat.

Schließlich kann man zwischen die Tachometermaschine und das Anzeigegerät Glättungseinrichtungen, wie Kondensatoren, Kettenleiter od. dgl., schalten und damit den Zeigerausschlag beruhigen. Es ist ferner auch möglich, zwei solcher Tachometermaschinen mit der Welle des Magneten 21 zu kuppeln und die Kollektoren der Tachometermaschine so gegeneinander zu versetzen, daß dadurch die Welligkeit der Gleichspannung herabgesetzt wird. Als Tachometermaschine dient zweckmäßig ein Amperestundenzähler, dessen Triebscheibe mit einer Temperaturkompensation versehen wird. Man kann, die Spannung der Tachometermaschine verstärken, gegebenenfalls auch in der Weise, daß eine der erzeugten Spannung in jedem Augenblick gleiche Spannung selbsttätig eingeregelt wird, die einer stärkeren und belastungsfähigeren Stromquelle entnommen wird. Diese Kompensation kann beispielsweise nach Art einer Brückenschaltung durchgeführt werden. Der Widerstand der Leitungen zwischen der Tachonietermaschine 22 und dem Anzeigegerät 23 spielt unter Umständen eine Rolle, jedoch kann man diesen Widerstand durch entsprechende Eichung des Anzeigeinstruments bei der Inbetriebnahme berücksachtigeni. Von der Welle des Magneten 21 kann gleichzeitig auch ein Rollenzählwerk angetrieben werden, von dem im Fall der .Übertragung einer elektrischen Leistung die Arbeit abgelesen werden kann.

Da über die Fernleitungen 10 stets Impulse übertragen werden, und zwar dann, wenn der Sendezähler 1 selbst stillsteht, kann diese Tatsache zur Überwachung der Fernleitungen herangezogen werden etwa in der Weise, daß bei völligem Ausbleiben der Impulse ein an

die Fernleitungen angeschlossenes Verzögerungsrelais abfällt und dadurch ein. optisches oder akustisches Signalgerät einschaltet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Vorrichtung zum Fernmessen beliebiger, durch ein umlaufendes Meßgerät erfaßbarer Betriebsgrößen, beispielsweise von elektrischen Leistungen od. dgl., nach

   ίο dem Impulsphasenverfahren, bei dem der Meßwert durch die zeitliche Phasenlage von Impulsen innerhalb sich periodisch wiederholender konstanter Zeitabschnitte gegeben ist, wobei auf der Sendeseite die Impulsbildung durch einen mit konstanter Drehzahl umlaufenden Kontaktteil sowie einen mit der Meßdrehzahl umlaufenden Kontakteil erfolgt, während auf der Empfangsseite mittels eines Schrittschalt-

   ao Werkes eine der Drehzahl des Sendegeräts entsprechende Drehzahl gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Drehzahl zum Antrieb einer Tachometermaschine dient, deren Spannung gemessen wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite ein mit der Meß drehzahl angetriebener Kontaktzylinder mit einem Kontaktsegment (3) sowie zur Festlegung des Bezugszeitpunktes eine darauf schleifende, mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene Bürste (5) vorhanden ist und daß über beide der Impulsstromkreis, verläuft.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite ein von einem Laufwerk (17) mit der gleichen konstanten Drehzahl wie die Senderbürste (5) angetriebener Magnetpol (16) vorhanden ist, dessen Wicklung (15) bei jedem eintreffenden Impuls kurzzeitig erregt wird und transformatorisch einen Stromstoß auf ein Nachlaufsteuerorgan (20, 21) überträgt.

   4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Tachometermaschine und das Anzeigegerät Glättungseinrichtungen, wie Kondensatoren, Kettenleiter od. dgl., geschaltet sind.

   5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Tachometermaschine ein Amperestundenzähler mit Temperaturkompensation verwendet wird.

   6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß zur Summenbildung die Spannungen mehrerer Tachometermaschinen hintereinandergeschaltet werden.

   7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der Achse des Nachlaufsteuerorgans (21) ein Rollenzählwerk angetrieben wird.

   Zur Abgrenzung des Erfinidungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:

   Deutsche Patentschrift Nr. 508 884.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   5674 1.