DE895419C - Einrichtung zur Fernuebertragung und Messung elektrischer Groessen - Google Patents

Einrichtung zur Fernuebertragung und Messung elektrischer Groessen

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DE895419C
DE895419C DEK5157D DEK0005157D DE895419C DE 895419 C DE895419 C DE 895419C DE K5157 D DEK5157 D DE K5157D DE K0005157 D DEK0005157 D DE K0005157D DE 895419 C DE895419 C DE 895419C
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DE
Germany
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tube
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transmission
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DEK5157D
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Helmut Dr Neumann
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Klangfilm GmbH
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Klangfilm GmbH
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    • 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
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Fernübertragung und Messung elektrischer Größen, z. B. Gleich- oder Wechselspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung ein Röhrengenerator (R1) vorgesehen ist, der mit einem Übertrager (17) rückgekoppelt ist, dessen Vormagnetisierung durch einen der zu messenden Größe entsprechenden Strom geändert wird, und für die Messung ein auf Frequenzänderungen, die durch die Vormagnetisierung hervorgerufen werden, ansprechender Anzeiger (I, A) angeschlossen ist. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung am Gitter einer vorzugsweise stromgegengekoppelten Verstärkerröhre (V1) liegt, .deren Strom in einer Hilfswicklung (H1, H2) am Übertrager (Ü) die Vormagnetisierung ändert. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (H1, H2) in. der Kathodenleitung der Ve-rstärkerröhre(V1) liegt und der OhmscheWiderstand der Hilfswicklung (H1, H2) gleichzeitig der Widerstand für die Stromgegenkopplung ist. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen des Übertragers (tI) eine solche Magnetisierungskurve besitzt, welche Frequenzänderungen linear-proportional der Meßgröße erzeugt. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (R1) des Schwingungsgenerators stromgegengekoppelt ist. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch .gekennzeichnet, daß zwischen Schwingungsgenerator und nachfolgender Verstärkerstufe ein Entzerrerglied (E), z. B. ein frequenzabhängiger Spannungsteiler, eingeschaltet ist. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitspunkt der Verstärkerröhre (V1) und damit der Einsatzpunkt der Vormagnetisierung durch die Gittervorspannung über den Widerstand (W2) einstellbar ist. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, -daß die Gittervorspannung der Röhre (V1) so. eingestellt ist, daß der Arbeitspunkt unmittelbar oberhalb des unteren Knicks der Kennlinie liegt. g. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei drahtloser Übertragung am Empfangsort ein Begrenzer (B) eingeschaltet ist, der alle Amplituden auf,die gleiche Größe bringt. io. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß- der Anschluß des Anzeige- oder Registrierinstruments (A) über ein Bandfilter (P) erfolgt,. das. die Frequenzänderungen zwischen - zwei Grenzfrequenzen in lineare Spannungsänderungen bewirkt, und die Übertragung unterhalb der untersten Grenzfrequenz und oberhalb der obersten Grenzfrequenz abschneidet. ii. Einrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall des Bandfilters (P) zwischen den Grenzfrequenzen einstellbar ist.
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