DE943576C

DE943576C - Geber fuer Fernmesseinrichtungen

Info

Publication number: DE943576C
Application number: DEA11474D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Staeblein
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-10-23
Filing date: 1943-10-23
Publication date: 1956-05-24

Description

Geber für Fernmeßeinric'ntungen Die nachstehend beschriebene Erfindung hat einen Geber für Fernmeßeinrichtungen nach dem Frequenzmodulationsverfahren unter Verwendung umlaufender Meßgeräte zum Gegenstand.
Bei jedem Fernmeßverfahren wird die eigentliche Meßgröße in eine für die Übertragung besser geeignete Hilfsgröße umgeformt, nach deren Art die Fernmeßverfahren systematisch eingeteilt werden können. Man unterscheidet im wesentlichen Intensitätsverfahren, bei denen die Hilfsgröße die Intensität eines Stromes oder einer Spannung ist, die Impulsverfahren, bei denen die Übertragung durch Stromimpulse einer für die Meßgröße charakteristischen Eigenschaft übertragen wird, und schließlich das Frequenzverfahren, bei dem die zur Übertragung bestimmte, dem Meßwert entsprechend geänderte Hilfsgröße die Frequenz einer Wechselstromgröße ist.
Das letzte Verfahren hat den Vorteil, daß die Frequenz als Hilfsgröße durch Störungen bei der Übertragung nicht beeinträchtigt werden kann, solange die für die Empfangseinrichtung ausreichende Amplitude der Wechselstromgröße vorhanden ist.
Zur Erzeugung einer veränderlichen Wechselstromfrequenz, die ihrerseits von der ursprünglichen Meßgröße abhängig ist, auf der Geberseite ist es bekannt, lichtelektrische Geber zu verwenden. Einer dieser bekannten Geber z. B. hat zwei parallel liegende und koaxiale Scheiben mit umgekehrtem Drehsinn, von denen. die eine von der Meßgröße, die andere mit konstanter Geschwincligkeit von einem Synchronmotor angetrieben wird. Die eine Scheibe ist am Umfang kreisförmig gelocht, die andere gezähnt; Stegbreite, Lochdurchmesser, Zahnbreite und Zahnlücke, Loch- und Zähnezahl sind gleich groß. Die Strahlen der auf einer Seite der beiden Zählerscheiben liegenden Lichtquelle werden durch Linsen uchsparallel gerichtet und fallen auf die Photozelle auf der anderen Seite der Zählerscheiben. Die Photozelle erhält somit einen zwischen Null und Maximum wechselnden Lichtfluß und erzeugt einen Wechselstrom, dessen Frequenz der Summe der Geschwindigkeiten beider Scheiben proportional ist. Derartige rückwirkungsfreie Fernmeßgeber, die auf photoelektrischer Grundlage arbeiten, lassen sich aber nicht überall verwenden.. Beispielsweise sind sie nicht geeignet, in Anlagen Verwendung zu finden, die nicht mehr zugänglich sind und somit auch kein Auswechseln von Photozelle und Beleuchtungsquelle gestatten. Letztere ist beispielsweise der Fall in durch radioaktive Strahlen verseuchten Anlagen.
Es wird daher ein keine Wartung erfordernder Geber für Fernineßeinrichtungen nach dem Frequenzmodulationsverfahren unter Verwendung umlaufender Meßgeräte vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Meßgeräteachse mechanisch starr mit ihr verbunden eine Wicklung, an deren Enden eine Spannung mit dem Meßwert proportionaler Frequenz auftritt, angebracht ist, die sich in einem mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden magnetischen Drehfeld befindet, das durch räumlich gegeneinander versetzte, mit phasenverschobenen Strömen gleicher, konstanter Frequenz gespeiste, feststehende Wicklungen erzeugt wird.
Zwar wird ein derartiger Geber nicht völlig rücl#:virkungsfrei arbeiten. Durch geeignete Anordnung der einzelnen Wicklungen und damit geeigneter Lage der erzeugten magnetischen Felder bzw. induzierten Spannungen läßt sich ein Auftreten von Drehmomenten, die sich auf die Achse des Meßwertgebers auswirken, - verhindern. In diesem Fall werden dann nur -Kräfte in Richtung der Meßwertgeberachse wuftreten, die den Meßwert nicht verfälschen können. Wirkt diese Kraft der Schwerkraftsrichtung entgegengesetzt, so ermöglicht sie sogar eine Verminderung der Lagerreibungskräfte in den erforderlichen Traglagern. Soweit keine Drehmomente durch die Induktiörisvorrichtung auf die Meßwertgeberachse ausgeübt werden, kann auch keine störende Rückwirkung der Induktionsvorrichtung auf den Meßwertgeber erfolgen. Eine Rückwirkung der magnetischen Felder der Induktionsvorrichtung auf das Meßwertgebersystem läßt sich durch entsprechende Abschirmung weitestgehend ausschalten.
Hinsichtlich einer möglichen. Meßwertfälschung durch Beschleunigung bzw. Bremsung des Gebers durch das umlaufende Drehfeld ist festzustellen, daß - solange die Fälschung in erträglichen Grenzen bleibt - eine geringere Genauigkeit im Hinblick auf die erzielbare größere Lebensdauer in Kauf genommen werden kann oder gegebenenfalls durch Maßnahmen auf der Empfängerseite, z. B. durch eine entsprechende Skala, ein Ausgleich der auftretenden Fehler möglich ist.
Die Erfindung sei an Hand der Abbildung näher erläutert.
Darin bedeutet z das Meßgerät für die ursprüngliche Meßgröße, z. B. einen Zähler für die Leistung. Dieser ist mit dem erfindungsgemäßen Geber 2 vereinigt, dem aus der Einrichtung 3 eine konstante Frequenz zugeführt wird. Die Einrichtung 3 kann entweder aus einem besonderen Generator für eine passende konstante Frequenz bestehen oder aus einem Netzgerät, das die Frequenz des Netzes selbst oder in passender Umsetzung geändert liefert.
Der Geber 2 arbeitet grundsätzlich so, daß er beim Meßwert Null, also beim Stillstand des Zählers, die ihm von der Einrichtung 3 gelieferte Frequenz ungeändert weitergibt, die Frequenz jedoch beim Auftreten eines von Null abweichenden Meßwertes verschiebt, und zwar in einem Maße, das von der Größe des Meßwertes abhängt. Das Vorzeichen der Verschiebung wechselt dabei bei wechselndem Vorzeichen des Meßwertes ebenfalls.
Die von dem Geber 2 gelieferte Wechselstromgröße veränderlicher Frequenz wird allenfalls bei Bedarf in der Verstärkereinrichtung q. verstärkt und auf die Übertragungsleitung oder eine andere Übertragungsanlage, z. B. eine Trägerstromanlage, gegeben, wo mit der Meßfrequenz ein Träger moduliert wird. Auf der Empfangsseite wird die ,ankommende WechselstromgröBe bzw. durch Demodulation des Trägers erhaltene Wechselstromgröße allenfalls in einer Verstärkereinrichtung 5 verstärkt und einem Frequenzmesser 6 zugeführt. Dieser arbeitet derart, daß er die ankommende Frequenz in eine Gleichstromgröße umsetzt, die ihrerseits zur Anzeige, zur Registrierung oder zur Summenbildung weiterbenutzt wird, indem sie z. B. einem Drehspulinstrument 7 zugeführt wird. Über den Zähler t, den Generator 3, die Verstärker q. und 5 und das Anzeigeinstrument 7 ist nichts Besonderes zu sagen, da diese Geräte von den üblichen Geräten nicht abweichen.
Der Geber 2 ist in der oben angegebenen Art ausgeführt und besteht aus einer mit der Zählerachse zusammengebauten Wicklung, die sich in einem magnetischen Drehfeld befindet, das durch mehrere räumlich versetzte, mit phasenverschobenen Strömen gespeiste, feststehende Wicklungen erzeugt wird. Versetzt man z. B. entsprechend der Bauart von Induktionsmotoren die n feststehenden Spulen eines n-phasigen Mehrphas.ensystems um r/n der Teilung und speist die Wicklungen mit Strömen, die. elektrisch jeweils 36o/ n° Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen, so entsteht bekanntlich ein magnetisches Drehfeld, das mit einer Drehzahl umläuft, die von der Teilung und von der Frequenz abhängt. Steht die Zählerachse und damit die mit ihr verbundene Induktionswicklung still, so wird in dieser eine Spannung induziert, deren Frequenz gleich der der Speiseeinrichtung 3 ist. Dreht sich die Spule in dem Drehfeld, so wird die Frequenz der in ihr induzierten Spannung geändert, und zwar erhöht, wenn sich die Spule gegen das Drehfeld dreht, erniedrigt, wenn sie sich mit dem Drehfeld dreht. Würde sie mit der synchronen Drehzahl des Drehfeldes umlaufen, so wäre die Frequenz zu Null geworden, die Amplitude der induzierten Spannung allerdings auch.
Die Arbeitsweise dieser beschriebenen Einrichtung ist dabei dieselbe wie die des in der Starkstromtechnik bekannten Periodenumformers, der ebenfalls aus einer mehrphasigen Ständerwicklung und einer umlaufenden Läuferwicklung besteht.

Claims

PATENTANSPRUCH: Geber für Fernmeßeinrichtungen nach dem Frequenzmodulationsverfahren unter Verwendung umlaufender Meßgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Meßgeräteachse mechanisch starr mit ihr verbunden eine Wicklung, an deren Enden eine Spannung mit dem Meßwert proportionaler Frequenz auftritt, angebracht ist, die sich in einem mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden magnetischen Drehfeld befindet, das durch räumlich gegeneinander versetzte, mit phasenverschobenen Strömen gleicher, konstanter Frequenz gespeiste feststehende Wicklungen erzeugt wird. Angezogene, Druckschriften.: Deutsche Patentschriften Nr. 599:22:2, 600495, 607749, 667851, 612587, 709:224, 723541, 732 218, 735 263 britische Patentschrift Nr. 46o 997; ATM V-384-5; französische Patentschrift Nr. 859 992.