Anordnung zur Messung, insbesondere Fernmessung, beliebiger Betriebsgrößen,
mittels eines indirekt beheizten temperaturabhängigen Widerstandes Es sind Meß,einrichtungen
bekannt, die mit temperaturempfindlichen Widerständten arbeiten. Solche Einrichtungen:
dienen vor allein zur Messung der Stromstärke, der Spannung, der Leistung oder der
Frequenz elektrischer Ströme. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art werden
je zwei in einer Brückenschaltung diametral gegenüberliegende temperaturempfindliche
Brückenzweige durch je einen von. den zu messenden Strömen durchflossenen Heizdraht
beeinflußt, so daß, wenn die Stärke des einen Stroms bekannt ist, die Intensität
des zweiten Stroms. ,aus der erzeugten Wärmemenge und der hierdurch hervorgerufenen
Widerstandsünderung in der Brückenanordnung bestimmt werden kann. Auch der Gegenstand
der Erfindung benutzt einen temperaturabhängigen Widerstand, und
zwar
zum Zweck der Messung, insbesondere Fernmessung beliebiger Betriebsgrößen, wobei
von der indirekten Heizung des temperaturabhängigen Widerstandes Gebrauch gemacht
wird. Erfindungsgemäß wird der Heizxv icklung ein Gleichstrom zugeführt, der sich
aus einem mit dem Meßwert veränderlichen Anteil und einem vorzugsweise mehrfach
stärkeren konstanten Anteil zusammensetzt. Zwar ist auch schon bei der obenerwähnten
bekannten Einrichtung von der indirekten Heizung temperaturempfindlicher Widerstände
Gebrauch gemacht worden, jedoch sind wegen der Brückenschaltung dabei insgesamt
vier temperaturabhängige Widerstände not-,vendig, die von zwei Heizwicklungen beheizt
werden. Die bekannte Anordnung dient zur Messung eines Wechselstroms, der
eine der beiden Heizwicklungen durchfließt. Um die Messung durchzuführen, ist ein
bekannter Gleichstrom notwendig, der die andere Heizwicklung durchfließt. Jeder
der beiden Ströme wirkt auf zwei temperaturempfindliche Widerstände, die mit zwei
weiteren temperaturempfindlichen. Widerständen die Brückenschaltung bilden. Die
Brücke ist dann im Gleichgewicht, wenn die Wärmewirkungen in allen vier temperaturempfindlichen
Widerständen gleich groß sind. Bei ungleicher Wärme"virkung ist das Brückengleichgewicht
gestört, und ein in die Brückendiagonale eingeschaltetes Meßgerät läßt bei geeigneter
Eichung einen Schluß auf den unbekannten zu messenden Wechselstrom zu. Hieraus kann
entnommen werden, daß die beiden Ströme, und zwar der unbekannte zu messende Strom
sowie der bekannte Vergleichsstrom, im wesentlichen gleiche Größenordnung haben
werden.Arrangement for measuring, in particular telemetry, of any operating parameters by means of an indirectly heated temperature-dependent resistor There are measuring devices known which work with temperature-sensitive resistors. Such devices: serve primarily to measure the current strength, voltage, power or frequency of electrical currents. In a known device of this type, two in a bridge circuit diametrically opposite temperature-sensitive bridge branches are each through one of. influences the heating wire through which the currents to be measured flow, so that if the strength of one current is known, the intensity of the second current. , can be determined from the amount of heat generated and the resulting decrease in resistance in the bridge arrangement. The subject matter of the invention also uses a temperature-dependent resistor, specifically for the purpose of measurement, in particular remote measurement of any operating parameters, use being made of the indirect heating of the temperature-dependent resistor. According to the invention, the heating winding is supplied with a direct current which is composed of a component that changes with the measured value and a constant component that is preferably several times stronger. Although use has already been made of indirect heating of temperature-sensitive resistors in the above-mentioned known device, because of the bridge circuit, a total of four temperature-dependent resistors are required, which are heated by two heating windings. The known arrangement is used for M easurement an alternating current flowing through one of the two heating coils. In order to carry out the measurement, a known direct current is required, which flows through the other heating winding. Each of the two currents acts on two temperature-sensitive resistors, which with two other temperature-sensitive ones. Resistors form the bridge circuit. The bridge is in equilibrium when the heat effects in all four temperature-sensitive resistors are the same. If the heat effect is unequal, the bridge equilibrium is disturbed, and a measuring device connected to the bridge diagonal allows, with suitable calibration, a conclusion about the unknown alternating current to be measured known comparison current, will have essentially the same order of magnitude.
Beim Gegenstand der Erfindung kommt zwar ebenfalls ein konstanter
Gleichstrom zur An#,v endung. Er dient aber nicht zum Vergleich mit dem zu messenden
Strom, und es wird überhaupt kein Vergleich zwischen diesem konstanten Strom und
dem zu messenden Strom durchgeführt. Auch. ist keine zur Durchführung eines solchen.
Vergleichs erforderliche Brückenschaltung vorhanden. Der konstante Strom dient vielmehr
entweder dazu, eine ausreichend große Vorheizung des einzigen vorhandenen temperaturempfindlichen
Widerstandes zu bewirken und dadurch die Beeinflussung der Widerstandsänderung durch
die Außentemperatur zu beseitigen, oder er dient dazu, im Fall einer Fernmessung
gleichzeitig den Meßwert -Null durch eine endliche Stromgröße nachzubilden. Diese
beiden wichtigen Aufgaben spielen bei der bekannten Anordnung keine Rolle. Eine
Einrichtung gemäß der Erfindung gestattet aber außerdem, nicht nur die Größe, sondern
auch j die Richtung eines -NTeß@vertes festzustellen. Es wird zu dem Zweck dem konstanten
Grundstrom der mit dem Meßwert veränderliche Strom überlagert, wobei die Addition
bzw. Subtraktion beider Ström- davon abhängt, welche Drehrichtung beispielsweise
der Sendezähler annimmt. In dem einen Fall werden sich die beiden Strömt addieren,
während im anderen Fall der veränderliche Meßstrom von dem konstanten Grundstrom
subtrahiert wird. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil, der auch dann ins: Gewicht
fällt, wenn der Grundstrom nicht mehrfach größer ist als der Meßstrom.In the subject matter of the invention, there is also a constant one
Direct current to the connection. However, it is not used for comparison with the one to be measured
Current and there will be no comparison between this constant current and at all
the current to be measured. Even. is not to carry out such a.
Comparison required bridge circuit available. Rather, the constant current serves
either to a sufficiently large preheating of the only existing temperature-sensitive
To bring about resistance and thereby influencing the change in resistance
to eliminate the outside temperature, or it is used in the case of a remote measurement
Simultaneously simulate the measured value -zero by a finite current quantity. These
Both important tasks do not play a role in the known arrangement. One
However, the device according to the invention also allows not only the size, but also
also j to determine the direction of a -NTeß @ vertes. It becomes the constant for the purpose
Base current is superimposed on the current variable with the measured value, with the addition
or subtraction of both currents depends on which direction of rotation, for example
the transmission counter assumes. In one case the two currents will add
while in the other case the variable measuring current is derived from the constant basic current
is subtracted. This is an additional benefit that also adds to the weight
falls if the base current is not several times greater than the measuring current.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in Abb, i dargestellt.
Darin bezeichnet R den indirekt beheizten Widerstand, dessen Heizwicklung an die
zu messende Größe oder ihre -Nachbildung angeschlossen ist. Die beheizte Wicklung
dieses Widerstandes ist bei dem Ausführungsbeispiel in einer Brückenschaltung mit
drei nicht Lee-
zeichneten, zweckmäßig konstanten Widürständen vereinigt.
In einem Diagonalz«-.eig liegt eine Batterie B, in d:ni anderen ein Meßgerät G,
dessen Ausschlag der Widerstandsänderung entspricht und das. um von Spannungsschwankungen.
der Batterie B unabhängig zu sein, als Quotientenmesser ausgebildet sein kann. In
dieser Weise wird eine kochempfindliche Meßeinrichtung zur Anzeige geringer Ströme
bzw. geringer Schwankungen< geschaffen. Die Empfindlichkeit der Einrichtung beruht
auf der starken T.emperaturempfindlichkeit des indirekt beheizten Widerstandes.
Als Widerstände dieser Art kommen z. B. indirekt beheizte Urandioxydwiderstände
in Frage, bei denen eine Änderung der Heizleistung in der Größenordnung von o bis
j Watt eine Änderuii- des Ohmcvertes in einem Verhältnis von etwa i : ioo herbeiführt.
Wegen dieser erlreblicl:en Änderungen des Widerstandswertes wird man in vielen Fällen
die Brückenschaltung entbehren können. In diesem Fall wird der indirekt geheizte
temperaturabhängige Widerstand in Reihe mit einer Ortsbatterie und einem Instrument
geschaltet, dessen Ausschlag dann dem Widerstandswert umgekehrt proportional ist,
und. das auch hier als Quotiertenzeiger ausgebildet werden kann, um Fehler der Anzeige
infolge von Spannungsschwankungen der Ortsbatterie auszuschließen.An embodiment of the invention is shown schematically in Fig, i. R denotes the indirectly heated resistor, the heating coil of which is connected to the variable to be measured or its replica. The heated coil of this resistor is not recorded Lee in the embodiment, in a bridge circuit with three combined appropriately constant Widürständen. In a diagonal line there is a battery B, in the other there is a measuring device G, the deflection of which corresponds to the change in resistance and that of voltage fluctuations. the battery B to be independent, can be designed as a quotient meter. In this way, a cooking-sensitive measuring device for displaying small currents or small fluctuations is created. The sensitivity of the device is based on the strong temperature sensitivity of the indirectly heated resistor. As resistors of this type come z. B. indirectly heated uranium dioxide resistors in question, in which a change in the heating power in the order of magnitude of 0 to j watts brings about a change in the Ohmcvertes in a ratio of about i: 100. Because of these achievable changes in the resistance value, the bridge circuit will be able to be dispensed with in many cases. In this case, the indirectly heated temperature-dependent resistor is connected in series with a local battery and an instrument, the deflection of which is then inversely proportional to the resistance value, and. which can also be designed as a quotation pointer in order to rule out errors in the display due to voltage fluctuations in the local battery.
In manchen Fällen ist es nachteilig, die Heizleistung der zu messenden
Größe selbst zu entnehmen, nämlich dann, wenn in der zu messenden Größe nur geringe
Energien zur Verfügung stehen. Unmöglich ist dies überhaupt dann, wenn die zu meS_.send°
Größe nicht von elektrischer Art ist. In diesen Fällen wird gemäß der weiteren Erfindung
dadurch
eine Verbesserung erzielt, daß die zu messende Größe in einen Gleichstrom verwandelt
und einem durch die Heizwicklung geschickten Hilfsgleichstrom überlagert wird. Zweckmäßig
wird dieser Hilfsgleichstrom erheblich stärker, beispielsweise zehnmal so stark
bemessen als, der normale Meßstrom. Dadurch wird gleichzeitig eine hinreichende
Vorheizüng geschaffen, die den Widerstand gegen Änderungen der Außentemperatur unempfindlich
macht. Ändert sich der Meßs,trom bei den angenommenen, menen Verhältnissen um etwa
ro°/o, so ergibt sich bei einer Verminderung der Steuerleistung auf .den hundertsten
Teil immer noch eine sehr erhebliche Widerstandsschwankung, die wesentlich größer
ist als die ursprüngliche Schwankung der zu messenden Größe. Die Empfindlichkeitsverhältnisse
für einen derartigen Fall sind in Abb.2 dargestellt. Darin ist in einem rechtwinkligen
Koordinatensystem als Abszisse der Heizstrom I aufgetragen, als Ordinate der natürliche
Logarithmus des Widerstandes. Man erhält durch diese Wahl des Maßstabs etwa eine
gerade Linie an Stelle der sonst steil abfallenden Widerstandskurve. Mit I1 ist
der konstante Hilfsgleichstrom bezeichnet, mit I2 der Meßstrom für einen bestimmten
Meßwert. Ändert sich der Meßstrom um, den Betrag d I,
so ergibt sich eine
resultierende Änderung des. Widerstandes um den zur Beeinflussung eines Anzeigegeräts
hinreichenden Betrag d R entsprechend dem Wert d In R.In some cases it is disadvantageous to take the heating power from the variable to be measured itself, namely when only low energies are available in the variable to be measured. This is impossible at all if the size to be meS_.send ° is not of an electrical nature. In these cases, according to the further invention, an improvement is achieved in that the variable to be measured is converted into a direct current and superimposed on an auxiliary direct current sent through the heating winding. This auxiliary direct current is expediently dimensioned to be considerably stronger, for example ten times as strong, than the normal measuring current. In this way, sufficient preheating is created at the same time, which makes the resistance insensitive to changes in the outside temperature. If the measuring current changes with the assumed, menen ratios by about ro%, then with a reduction of the control power to the hundredth part there is still a very considerable resistance fluctuation, which is considerably greater than the original fluctuation of the one to be measured Size. The sensitivity relationships for such a case are shown in Figure 2. The heating current I is plotted in a right-angled coordinate system as the abscissa and the natural logarithm of the resistance as the ordinate. With this choice of scale, you get a straight line instead of the otherwise steeply sloping resistance curve. I1 denotes the constant auxiliary direct current, I2 denotes the measuring current for a specific measured value. If the measuring current changes by the amount d I, there is a resulting change in the resistance by the amount d R sufficient to influence a display device, corresponding to the value d In R.
Es wurde bereits oben ausgeführt, daß es zweckmäßig ist, nicht die
Meßgröße selbst, sondern eine Nachbildung derselben zur Heizung des Widerstandes
zu verwenden. Anordnungen dieser Art werden gemäß der Erfindung für die Zwecke der
Fernmessung verwendet, indem die von der Fern:meßeinrichtung hergestellte Nachbildungsgröße
zur Heizung des Widerstandes verwendet wird.. Besonders zweckmäßig erscheint eine
Anordnung dieser Art im Zusammenhang mit dem Impulsfrequenzverfahren, bei dem die
Häufigkeit der ausgesandten Impulse der jeweiligen Meßgrößeentspricht. In diesem
Fall wird je nach Bedarf mit hohen oder niedrigen Impulsfrequenzen gearbeitet,
wobei die hohen Impulsfrequenzen: zumeist zur Übertragung von Augenblickswerten,
die niedrigen Impulsfrequenzen zur Übertragung von Summen- bzw. Integralwerten:
verwendet werden. Allerdings schließt diese Unterteilung nicht aus, daß im Bedarfsfall
auch Augenblickswerte mit niedrigen Impulsfrequenzen übertragen werden. In allen
diesen Fällen werden erfindungsgemäß die der Impulsfrequenz entsprechenden Stromstöße
zur Heizung des Widerstandes herangezogen. Bei hohen Impulsfrequenzen folgen .die
Impulse so schnell aufeinander, daß der mittlere Impulsstrom für die Heizung maßgeblich
ist. Aber auch bei niedrigen Impulsfrequenzen von etwa 2 bis 3 Impulsen pro Sekunde
wirkt die ,geringe Trägheit des Heizfadens dahin, daß lediglich der durch die Impulsfrequenz
bestimmte mittlere Strom für die Heizwirkung maßgebend ist. Auch bei einer so geringen
Impulshäufigkeit ist immerhin der Zeitabstand zwischen den einzelnen Impulsen geringer
als die Zeit, die der Heizfaden zur Erreichung eines neuen Beharrungszustandes braucht.
Im allgemeinen werden daher besondere Glättungseinrichtungen nicht erforderlich
sein. Falls Wert auf die Herstellung eines nahezu ausgeglichenen Gleichstroms gelegt
wird, kann eine besondere Glättungseinrichtung vor die Heizwicklung geschaltet werden:.It has already been stated above that it is advisable not to use the measured variable itself, but a replica of the same for heating the resistor. Arrangements of this type are used according to the invention for the purposes of telemetry, in that the replica size produced by the remote: measuring device is used to heat the resistor Impulses corresponds to the respective measured variable. In this case, high or low pulse frequencies are used as required, with the high pulse frequencies: mostly used for the transmission of instantaneous values, the low pulse frequencies for the transmission of sum or integral values. However, this subdivision does not exclude that instantaneous values with low pulse frequencies are also transmitted if necessary. In all these cases, according to the invention, the current impulses corresponding to the pulse frequency are used to heat the resistor. At high pulse frequencies, the pulses follow one another so quickly that the mean pulse current is decisive for the heating. But even at low pulse frequencies of around 2 to 3 pulses per second, the low inertia of the filament has the effect that only the mean current determined by the pulse frequency is decisive for the heating effect. Even with such a low pulse frequency, the time interval between the individual pulses is less than the time it takes for the filament to reach a new steady state. In general, therefore, special smoothing devices will not be required. If value is placed on the production of an almost balanced direct current, a special smoothing device can be connected in front of the heating winding :.
Einrichtungen dieser Art sind mit Vorteil auch dann zu verwenden,
wenn durch die Höhe der Impulsfrequenz die gegebenenfalls wechselnde Richtung einer
Meßgröße zum Ausdruck gebracht wird. Die Meßgröße Null wird dann mit einer bestimmten
Impulsfrequenz übertragen. Die möglichen Richtungen der Meßgröße werden dadurch
zum Ausdruck gebracht, daß die Impulsfrequenz in einem Fall höher, im anderen Fall
niedriger ist als die Impulsfrequenz für den Wert Null. Bei der Empfangseinrichtung
wird dann durch die Impulsfrequenz für den Wert Null eine Heizwirkung hervorgerufen,
die auf dem anzeigenden Gerät den Ausschlag Null hervorruft. Die darüber- bzw. darunterliegenden
Impulsfrequenzen verändern auch die Heizwirkung nach oben oder unten, so daß sich
auf dem Meßgerät ein Ausschlag rechts oder links vom Skalennullpunkt ergibt. In
diesem Zusammenhang kann auch die bereits erwähnte Vorhe izung durch einen erheblich
größeren Hilfsgleichstrom verwendet werden. Es ist in dieser Weise auch möglich,
zwei Meßwerte, Stellungsangaben od. dgl. über nur eine Fernleitung zu übertragen,
wobei sich die Impulse durch ihr Vorzeichen unterscheiden. Die Trennung der Impulse
wird an der Empfangsstelle durch Gleichrichter voräenommen und die positive Impulsfrequenz
dem einen, die negative Impulsfrequenz dem anderen indirekt beheizten Widerstand
zugeführt. Außer der beschriebenen Impulsfrequenz können natürlich auch in anderer
Weise hergestellte Nachbildungsgrößen zur Heizung des Widerstandes, herangezogen
werden. Im besonderen gilt dies für die Fernübertra.gung mittels Gleichstrom, der
durch einen ständig spielenden Kontakt auf einen der Meßgröße entsprechenden Wert
eingeregelt wird:. Bei der Impulsfrequenzübertragung kann zweckmäßig auch eine Frequenzdifferenz
übertragen
und zur Anzeige gebrach t «erden, was besonders mit Rücksicht auf die Regelung bzw.
Synchronisierung von Kraftwerken oder -netzen zweckmäßig ist.Facilities of this type are also to be used with advantage,
if by the height of the pulse frequency the possibly changing direction of a
Measured variable is expressed. The measured variable is then zero with a certain
Transmit pulse frequency. The possible directions of the measurand are thereby
expressed that the pulse frequency is higher in one case and higher in the other
is lower than the pulse frequency for the value zero. At the receiving facility
a heating effect is then caused by the pulse frequency for the value zero,
which causes zero deflection on the indicating device. The ones above and below
Pulse frequencies also change the heating effect up or down, so that
shows a deflection on the measuring device to the right or left of the zero point on the scale. In
In this context, the already mentioned preheating can also be significantly increased
larger auxiliary direct current can be used. In this way it is also possible
to transmit two measured values, position information or the like via just one long-distance line,
whereby the impulses differ in their sign. The separation of the impulses
is done at the receiving point by rectifier and the positive pulse frequency
one, the negative pulse frequency, the other indirectly heated resistor
fed. In addition to the pulse frequency described, you can of course also use other
Wise produced replicas for heating the resistor are used
will. This applies in particular to remote transmission using direct current, the
through a constantly playing contact to a value corresponding to the measured variable
is regulated :. In the case of pulse frequency transmission, a frequency difference can also expediently be used
transfer
and brought to the display, which is particularly important with regard to the regulation or
Synchronization of power plants or networks is appropriate.