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Einrichtung zur Fernübertragung und Messung elektrischer Größen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Übertragung und Messung von elektrischen
Größen, z. B. Gleich- oder Wechselspannungen, über große Entfernungen; bei Verwendung
von langen Leitungen tritt -der Isolationswert gegen Erde nachteilig in Erscheinung,
und bei Gleichströmen ist außerdem die Verstärkung schwierig. Die drahtlose Übertragung
ist auch nicht in allen Fällen ohne weiteres möglich, so z. B. nicht für den Gleichstrom
und einen Wechselstrom geringer Frequenz. Die Erfindung hat den Zweck, die hierbei
auftretenden Mängel und Schwierigkeiten zu beseitigen und eine einwandfreie Übermittlung
der Meßwerte sicherzustellen. Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung für die Übertragung
ein Röhrengenerator vorgeschlagen, der mit einem Übertrager rückgekoppelt ist, dessen
Vormagnetisierung durch den der zu messenden Größe entsprechenden Strom geändert
wird, und für die Messung ein Anzeiger, der auf die durch .die Vormagnetisierung
hervorgerufene Frequenzänderung anspricht; hierbei kann die Übertragung über lange
Leitungen oder auch drahtlos mit Hilfe eines Senders erfolgen; der Anzeiger kann-dabei
ein Meßinstrument, z. B. Frequenzmesser, sein oder auch ein Registrierinstrument,
z. B. ein Pegelschreiber.
Für die - Umsetzung der Frequenzänderungen
in Amplitudenänderungen wird vorteilhaft ein Bandfilter vorgesehen, das zwischen
den interessierenden Grenzfrequenzen einen lin,-ar-enAbfall nach höheren Frequenzen
hin aufweist. Für die Konstanthaltung der Amplitude im Übertragungsweg werden Vorteilhaft
Entzerrer oder Begrenzer bekannter Bauart vorgesehen. Für dieLinearisierung ist
es zweckmäßig, stromgegengekoppelte Röhren anzuwenden und indem Übertrager ein Eisen
mit solcher MagnetisierUngskurve zu verwenden, -welche eine Frequenzänderung linear-proportional
der Meßgröße erzeugt.
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Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden in den Fig. r und a
beispielsweise erläutert. Dieses Beispiel behandelt die Übertragung von Lichtwerten,
welche durch eine Fotozelle in elektrische Impulse nach Art eines Gleichstroms umgewandelt
werden. Zu diesem Zweck wird die Fotozelle F, auf die irgendwelche Lichtänderungeneinwirken,
an die Eingangsklemmen a und b der Übertragungsleitung angeschlossen. In dieser
Übertragungsleitung liegt am Sendeort ein RöhrengeneratoT R., der mit einem Übertrager
U rückgekoppelt ist. Dieser Übertrager besteht aus zwei Einzelübertragern, die hintereinandergeschaltet
sind. Es können natürlich auch andere bekannte Übertrager.anordnungen hierbei verwendet
werden. Der Röhrengenerator und der Übertrager bilden dabei zusammen mit dem Kondensator
.C, einen Schwingungskreis, der nach der bekannten Formel
auf eine bestimmte Frequenz, z. B. r ooo Hz, abgestimmt ist. Der Übertrager U besitzt
eine Hilfswicklung, die aus zwei gegeneinandergeschalteten Teilwicklungen Hl und
H2 besteht, in der sich -die vom Übertrager induzierten Wechselspannungen aufheben.
Diese Hilfswicklung liegt in dem Kathodenkreis der Verstärkerröhre V-, und der Ohmsche
Widerstand der Hilfswicklung dient gleichzeitig als Widerstand für die Stromgegenkopplung
dieser Röhre, die den Zweck hat, die Röhrenkennlinie zu linearisieren. Die. Verstärkerröhre
h, ist eine Pentodenröhre, die als Kathodenverstärker arbeitet. Die Fotozelle F
liegt unter Zwischenschaltung eines Schutzwiderstands W, mit der einen Elektrode
an derAnode dieses Verstärkers-und mit der anderen Elektrode an dem Steuergitter.
Dieses Steuergitter erhält über den Widerstand W2 eine ganz bestimmte Vorspannung,-
die vorteilhaft regelbarist,um denArlbeitspunkt-derVerstärkerröhre einzustellen.
Die von der. Fotozelle F der Ver= stärkerrähre Vi aufgezwungenen- Spannungsände=_
rungen ändern den Gleichstrom, der im Kathodenkreis der Röhre Vi und damit in der
gilfswick-Jung H, und H2 .des Übertragers Ü fließt. Dabei sind die Gleichstromänderungen-
linear-proportional den Spannungsänderungen. Durch die Änderung, des Gleichstroms
in ,der Hilfswicklung .des Über= tragers wird die Vormagnetisierüng des Überträgers
geändert und damit auch seine Induktivität. Mit der Vergrößerung des Gleichstroms
wird die .Induktivität kleiner und umgekehrt. Die Gittervorspannung,der Verstärkerröhre
wird zweckmäßig so .gewählt, daß der Arbeitspunkt gerade eben oberhalb des unteren
Knicks der Kennlinie liegt. Wenn ein anderer Meßwertgeber, z. B. ein Thermoelement,
an Stelle der Fotozelle F verwendet wird, kann der Arbeitspunkt auch mit Hilfe:
des Widerstands W2 eingestellt -werden. In ungestenertem Zustand fließt dann durch
die Hilfswicklung kein Gleichstrom oder höchstens ein ganz geringfügiger. Wenn dann'
die Fotozelle F belichtet wird, so fließt ein Gleichstrom durch die Hilfswicklung,
der mit der Belichtung zunimmt und umgekehrt. Mit zunehmendem Gleichstrom wird aber
die Induktivität kleiner und -die Frequenz des Schwingungskreises größer. Die Impulse
der Fotozelle werden damit in Freqüenzänderungen umgesetzt; die Frequenzänderungen
können dabei bei hochpermeablen Eisensorten für den Übertrager etwa drei Oktaven
umfassen, ohne daß die Vormagnetisierung zu groß wird, so daß also bei dem gewählten
Beispiel die Frequenzänderungen zwischen rooo und 3ooo Hz liegen; es ist natürlich
ohne weiteres möglich, auch andere Bereiche zu wählen. Um den Einfloß der Wurzelfunktion
bei der Frequenzänderung auszuschalten, ist es zweckmäßig, für den Übertrager ein
Eisen mit solcher Ma gnetisierungskurve zu wählen, .die den Einfloß der Wurzelfunktion
bei der I.nduktivitätsänderung durch die Vormagnetisierung kompensiert; auf diese
Weise werden die Frequenzänderungen linearproportional der Meßgröße. Der Generator
R, ist an `den -Übertrager über den Spannungsteiler W3 und W4 angeschlossen,
wobei der Widerstand W4 gleichzeitig Gitterwiderstand ist; der Generator R, ist
ebenfalls stromgegengekoppelt, und zwar mit Hilfe des Widerstands W5, um Oberschwingungen
zu vermeiden oder, mit anderen Worten, den Klirrfaktor herabzusetzen. Die Schwingungen
des Generators R, werden über den Kopplungskondensator C2 und ein Entzerrerglied
E- auf eine Verstärkerröhre v2 zur Verstärkung der Leistung gegeben. Diese Röhre
.ist ebenfalls ein-, Pentode und zur Lirearisierung durch den Widerstand WE stromgegengekoppelt.
Das Entzerrerglied E hat den Zweck, den Frequenzgang der vom Schwingungsgenerator
an .das Gitter der Röhre V2 gelieferten Spannung zu beeinflussen. Der funktionelle
Zusammenhang zwischen Meßgleichspannung und Frequenz an den Klemmen c und d -kann
hierdurch in gewünschter Weise verändert werden. Das Entzerrerglied E ist z. B:
als frequenzabhän.giger Spannungsteiler mitten Widerständen W7 bis Wia und
den- Kondensatoren C3 und C4 aufgebaut. Im Ausganskreis der Röhre V2 liegt ein Transformator
T, an dessen Klemmen c und d auf der Sekundärseite ein Anzeigeinstrument, z. B.
ein Frequenzmesser I, unter Zwischenschaltung einer langen Leitung angeschlossen
sein kann. Der Frequenzmesser I ist dann ein Maß für die auf die Röhre h, gegebenen
Steuerimpulse und damit auch
ein Maß für die zu messenden Lichtwerte,
welche auf die Fotozelle F fallen.
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Wie Fig. a zeigt, können .an die Klemmen c und. d
des Transformators
T auch die Klemmen f und g eines üblichen Senders S angeschlossen
sein, der die zu messenden: Impulse an den entfernten Empfangsort überträgt, an
dem ein. an sich bekannter Empfänger D die Impulse aufnimmt. Von diesem Empfänger
gelangen dann die Impulse über einen Begrenzer B und ein Bandfilter P auf ein Anzeige-
oder Registrie-rinstrument A. Der Begrenzer B hat die Aufgabe, alle Amplituden auf
dieselbe Größe zu bringen und kann zu diesem Zweck in üblicher Weise ausgebildet
sein. Das Bandfilter P dient zur Umsetzung der Frequenzänderungen in Amplitudenän.derungen,
so@ daß diese in üblichen Instrumenten, z. B. einem Voltmeter, angezeigt b.zw. gemessen
werden können oder auch registrierbar sind, z. B. mit Hilfe eines Pegelschreibers.
In dem vorliegenden Fall läßt das Bandfilter Frequenzänderungen zwischen iooo und
3ooo Hz durch und ist dabei so eingerichtet, daß zwischen diesen beiden Grenzfrequenzen
ein linearer Abfall erfolgt, so. daß mit .der Freqüenzänderung in diesem Bereich
eine lineare Amplitudenänderung gegeben ist, die in üblicher Weise gemessen und
registriert werden kann. Das Bandfilter wird zweckmäßig umschaltbar so eingerichtet,
daß der Abfall geändert werden kann, beispielsweise im Sinne eines steileren Abfalls,
um den Meßbereich zu verändern und damit eine größere Meßgenauigkeit .zu erzielen;
in einem solchen Fall könnte sich der Abfall beispielsweise zwischen iooo und 15oo
Hz erstrecken. Unterhalb der kleinsten und oberhalb der größten Grenzfrequenz schneidet
das Bandfilter die Übertragung ab. Der in Fig. i erwähnte Frequenzmesser oder ein
ähnliches bei FrequenzänderungenAmplituden anzeigendes Instrument kann bei der drahtlosen
Übertragung unmittelbar hinter dem Empfänger D eingeschaltet werden. Dass Bandfilter
mit dem Anzeiger A kann natürlich auch, ebenso wie das Instrument I in Fig., i,
unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer langen Leitung an die Klemmen c und
d des Transformators T angeschlossen werden. Es können natürlich auch andere geeignete
Einrichtungen verwendet werden, um die Frequen-zänderungen wieder linear in Amplitudenänderungen
umzusetzen. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Übertragung und Messung von
solchen Größen, die von Lichtänderungen abhängen, wie es in dem Beispiel erläutert
ist; es können vielmehr beliebige Meßgrö:ßen übertragen werden, die beispielsweise
bei irgendeiner elektrischen Messung entstehen und Gleich- oder Wechselströme, insbesondere
geringer Frequenz, hervorrufen. Die entsprechenden Impulse werden einfach auf die
Eingangsklemmen a und b gegeben; unter Umständen können diese Impulse auch an die
Gitterleitung der Verstärkerröhre 1i angelegt werden, indem diese z. B. unterhalb
des Widerstands W2 geöffnet wird.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Störungsgefahr
für die Impulse, vor allem bei drahtloser Übertragung, erheblich herabgesetzt wird,
insbesondere wenn mit einer verhältnismäßig geringen Frequenzbandbreite für das
Bandfilter gearbeitet wird, was praktisch ohne weiteres möglich ist.