DE947183C

DE947183C - Automatically balancing Wheatstone bridge for use with cables equipped with pressurized gas monitoring

Info

Publication number: DE947183C
Application number: DEF11994A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Johannes Krupp; Werner Lange; Dipl-Ing Felix Oswald
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1953-05-30
Filing date: 1953-05-30
Publication date: 1956-08-09

Description

Automatisch abgleichende Wheatstone-Brücke zum Gebrauch bei mit Druckgasüberwachung ausgestatteten Kabeln Die Erfindung betrifft eine automatisch abgleichende Wheatstonesche Brücke zum Gebrauch bei mit Druckgasüberwachung ausgestatteten Kabeln. Die Brücke kann auch bei anderen Meldeanlagen, z. B. Feuermelde- oder Wächterkontrollanlagen, Verwendung finden. An Stelle der bei der Druckgasüberwachung verwendeten Kontaktmanometer treten hier entsprechende andere Kontakteinrichtungen.Automatically balancing Wheatstone bridge for use with pressurized gas monitoring equipped cables The invention relates to an automatically balancing Wheatstone ash Bridge for use with cables equipped with pressurized gas monitoring. The bridge can also be used with other signaling systems, e.g. B. Fire alarm or guard control systems, Find use. Instead of the contact pressure gauges used for pressure gas monitoring appropriate other contact facilities occur here.

Im Zusammenhang mit der Druckgasüberwächung von Kabeln sind bereits automatisch abgleichende Brückenanordnungen nach dem System der Wheatstoneschen Brücke bekanntgeworden, mittels derer der im Rahmen der Druckgasüberwachung jedem Kontaktmanometer individuell zugeordnete Kennwiderstand im Falle des Ansprechens eines solchen Kontaktmanometers automatisch eingemessen wird und damit zusammenhängend in einem Signalfeld die Kennzeichnung dieses Kontaktmanometers erfolgt.In connection with the pressure gas monitoring of cables are already automatically aligning bridge arrangements based on the Wheatstone system Bridge became known, by means of which the pressure gas monitoring everyone Contact pressure gauge individually assigned characteristic resistance in case of response of such a contact manometer is automatically measured and related This contact manometer is marked in a signal field.

Es :ist auch bereits bekannt, als Schaltorgan zur Anschaltung der einzelnen den Kennwiderständen der Kontaktmanometer entsprechenden Brückenvergleichswiderstände Schrittschaltwerke, z. B. Drehwähler, zu verwenden.It: is also already known as a switching device for connecting the individual bridge comparison resistances corresponding to the characteristic resistances of the contact pressure gauges Stepping mechanisms, e.g. B. rotary selector to use.

Bei den bisher in diesem Zusammenhang bekanntgewordenen Brückenanordnungen sind aber entweder zwei Brückenwiderstände konstant oder, wenn alle vier Brückenwiderstände variabel sind, dann ist die Größe der Widerstände in beiden Brückenzweigen des Brückenarmes, in dem das Kabel liegt, durch das jeweils ansprechende Kontaktmanometer gegeben. Der zweite Brückenarm gleicht dann automatisch auf das gegebene Widerstandsverhältnis ab.In the case of the bridge arrangements that have become known so far in this context but either two bridge resistances are constant or if all four bridge resistances are variable, then the size of the resistances in both Bridge branches of the bridge arm, in which the cable lies, through the respective appealing one Contact manometer given. The second bridge arm then automatically adjusts to that given resistance ratio.

Diese bekannten Brückenanordnungen haben den Nachteil, daß bei ihnen der zum automatischen Abgleich der Brücke verwendete Diagonalzweigstrom in Abhängigkeit von. dem jeweils ansprechenden Kontaktmanometer in weiten Grenzen variiert.These known bridge arrangements have the disadvantage that with them the diagonal branch current used for automatic balancing of the bridge as a function of from. varies within wide limits depending on the respective contact pressure gauge.

Das kann einerseits zu einer Überbelastung (zu großer Diagonalzweigstrom), andererseits-zu einem Nichtansprechen (zu geringer Diagonalzweigstrom) des Umschaltorgans führen.On the one hand, this can lead to overloading (excessive diagonal branch current), on the other hand - to a non-response (too low diagonal branch current) of the switching element to lead.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Mängel zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß außer dem nach Maßgabe der Kennwiderstände der ansprechenden Kontaktmanometer sich ändernden einen Brückenwiderstand und dem in Abhängigkeit davon sich einstellenden entsprechenden Widerstand des anderen Brückenzweiges auch noch die anderen, die Empfindlichkeit der - Brücke beeinflussenden Kenngrößen, wie Widerstandsverhältnis, Empfindlichkeit. des Nullzweigindikators, Brückenspeisespannung, mittels weiterer Kontaktbahnen des den automatischen Abgleich vornehmenden Schrittschaltwerkes derart mit umgeschaltet werden, daß ein möglichst gleichbleibender, zur Betätigung einer Umschalteinrichtung ausreichender Brückendiagonalzweigström erreicht wird.The present invention is based on the object indicated Avoid defects. This is achieved by the fact that according to the invention in addition to According to the characteristic resistances of the responsive contact pressure gauges changing one Bridge resistance and the corresponding one that is established as a function of this Resistance of the other bridge branch also the others, the sensitivity the - parameters influencing the bridge, such as resistance ratio, sensitivity. of the zero branch indicator, bridge supply voltage, by means of further contact paths of the the automatic adjustment performing stepping mechanism is switched over in this way be that a constant as possible, for actuating a switching device sufficient bridge diagonal branch flow is achieved.

Die Umschaltung der Empfindlichkeit des Nullzweigndikators (Brückenrelais BR) geschieht zweckmäßig durch Serien- bzw. Parallelschaltung der einzelnen Teilwicklungen- des Spulenwiderstandes des Brückenrelais.Switching the sensitivity of the zero branch indicator (bridge relay BR) is expediently done by connecting the individual partial windings in series or in parallel. the coil resistance of the bridge relay.

Die Umschaltung der Brückenspeisespannung ist vorteilhaft im Hinblick darauf, daß die Beanspruchung der überwachten Kabel durch die dauernd anliegende Brückenspeisespannung so niedrig wie möglich gehalten wird. Außerdem wird dadurch in Verbindung mit der geeigneten Änderung aller in der Brücke liegender Widerstände erreicht, daß sich der Brückendiagonalzweigstrom bei den verschiedenen Einstellungen nur-wenig ändert. Das hat zur Folge, daß das Brückenrelais nur in einem verhältnismäßig geringen Strombereich ansprechbar zu sein braucht. Man kann also einfache, handelsübliche Relais verwenden und braucht nicht wie bei den bisher bekannten Anordnungen teure Spezialrelais für einen besonders großen Empfindlichkeitsbereich vorzusehen.Switching the bridge feed voltage is advantageous in terms of it ensure that the stress on the monitored cables is caused by the permanently attached Bridge excitation voltage is kept as low as possible. It also makes in connection with the appropriate change of all resistances in the bridge achieves that the bridge diagonal branch current at the various settings only-little changes. This has the consequence that the bridge relay is only in a proportionate way low current range needs to be addressable. So you can use simple, off-the-shelf Use relays and do not need expensive, as in the previously known arrangements Provide special relays for a particularly large sensitivity range.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. i bis 5 näher erläutert. Die Fig. i und ä betreffen die eigentliche Brückenanordnung -mit ihren Schaltelementen. R" sind die Brückenwiderstände, die durch die jeweils ansprechenden Kontaktmanometer eingeschaltet werden. R" sind die Widerstände des anderen Brückenzweiges. -Beide zusammen bilden den einen Brückenarm: Der andere Brückenarm besteht aus den jeweiligen Widerständen R1 und R2. Im Diagonalzweig der Wheatstoneschen Brücke befindet sich das Relais BR. Mit UB ist die Brückenspeisebatterie bezeichnet.The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. Figs. I and ä relate to the actual bridge arrangement -with its switching elements. R "are the bridge resistances that are switched on by the respective contact manometer. R" are the resistances of the other bridge arm. -Both together form one bridge arm: The other bridge arm consists of the respective resistors R1 and R2. The relay BR is located in the diagonal branch of the Wheatstone Bridge. The bridge feed battery is designated with UB.

Die Umschaltung geschieht ganz allgemein vorteilhaft stufenweise mittels eines durch den Diagönalzweigstrom betätigten Schrittschaltwerkes DW (Fig.2). Der Stromkreis des Schrittschaltwerkes DW mit der Spannungsquelle Q wird durch den Kontakt br geschlossen. Dadurch werden die Schalter des - Drehwählers dw, dwi usw. betätigt und damit die einzelnen Kenngrößen der Brücke geändert.The switchover takes place quite generally, advantageously in stages, by means of a stepping mechanism DW actuated by the diagonal branch current (FIG. 2). The circuit of the stepping mechanism DW with the voltage source Q is closed by the contact br. This activates the switches of the rotary selector dw, dwi etc. and thus changes the individual parameters of the bridge.

Hierbei kann die Umschaltung etwa in folgender Weise vorgenommen werden: Ist die Brücke nicht abgeglichen, so fließt über das Steuerorgan BR ein Strom, und der zugehörige Kontakt br wird geschlossen, das Schrittschaltwerk DW erhält durch die Spannungsquelle Q Strom und läßt seine Weiterschaltkontakte dw, bis dws einen Schritt ausführen. Der zunächst geschlossene Ankerkontakt dw öffnet sich erst nach Ausführung des Umschaltschrittes. Dadurch wird das Steuerorgan BR stromlos, sein Kontakt br öffnet sich. Infolgedessen wird das Schrittschaltwerk stromlos, und sein Ankerkontakt dw schließt sich wieder. Ist durch die Umschaltung kein Abgleich erreicht; so wiederholt sich der Vorgang entsprechend bis zum Abgleich.The switchover can be carried out in the following way: If the bridge is not balanced, a current flows through the control element BR, and the associated contact br is closed, the stepping device DW receives through the voltage source Q current and leaves its relay contacts dw, to dws one Execute step. The initially closed armature contact dw only opens after Execution of the switching step. As a result, the control element BR is de-energized Contact br opens. As a result, the stepping mechanism will be de-energized, and Armature contact dw closes again. If the switchover does not result in an adjustment; the process is repeated accordingly until the adjustment.

Mit der beschriebenen automatisch abgleichenden Brückenanordnung läßt sich ohne weiteres eine Anzeigevorrichtung verbinden, und zwar derart, daß das Schrittschaltwerk eine weitere Kontaktbahn hat, über deren Kontaktsegmente es den einzelnen Kontaktmanometern zugeordnete Signale dauernd oder über eine Kontrolltaste od. dgl. vorübergehend zur Kennzeichnung des zum Ansprechen gekommenen Kontaktmanometers einschaltet.With the described automatically balancing bridge arrangement easily connect a display device, in such a way that the stepping mechanism has another contact track, via whose contact segments it is the individual contact manometers assigned signals permanently or via a control button or the like temporarily switches on to identify the contact manometer that has responded.

Die beschriebene automatisch abgleichende Brückenanordnung kann gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens durch eine entsprechende Verteilerschaltung einer Vielzahl von Meß- bzw. Überwachungsstrecken derart zugänglich gemacht werden, daß sie - sobald auf einer Überwachungsstrecke ein Kontaktmanometer zum Ansprechen kommt - automatisch an diese-Strecke angeschaltet wird und auf den das betätigte Kontaktmanometer kennzeichnenden Widerstand abgleicht sowie diesen gegebenenfalls durch die weiter oben angedeutete Signaleinrichtung festhält. Danach wird sie gegenüber dieser Strecke dauernd gesperrt, da ja weitere auf derselben Strecke ansprechende Kontaktmanometer sonst die Eindeutigkeit der ersten Meldung stören würden. Diese Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird im folgenden an .Hand der beispielsweisen Fig. 3, 4 und $ erläutert.The described automatically balancing bridge arrangement can according to a further development of the inventive concept by means of a corresponding distribution circuit can be made accessible to a large number of measuring or monitoring sections in such a way that that they - as soon as a contact manometer to respond to a monitoring section comes - is automatically switched on to this route and to which the actuated Contact manometer compares characteristic resistance and this if necessary by the signaling device indicated above. After that she becomes opposite This route is permanently closed, as there are others on the same route that are appealing Otherwise contact pressure gauges would interfere with the uniqueness of the first message. These Further development of the inventive concept is given below on .Hand of the examples Fig. 3, 4 and $ explained.

In Fig. 3 stellen I, II und III drei mit Druckgasmanometern versehene Leitungspaare dar. Jedem Leitungspaar ist unter anderem ein .Relais T, (T I, T II, T III) und ein Verzögerungsrelais R (R I, R II, R III in Fig. 4) zugeordnet. Es werde nun angenommen, daß auf -der Strecke I ein Manometer anspricht. Dann schließt es über seinen Kennwiderstand einen Stromkreis, der von dem einen Pol einer .Spannungsquelle über die Kontakte t III2, tII3 und t13 über B, C, D, E, F über die Kontakte t Il, r I, und über das Relais T I zum anderen, geerdeten Pol der Spannungsquelle führt. Alle zu T I gehörenden Kontakte t.Il, t12, t I, und t14 , in Fig. q. schalten um. Durch tIl wird am Punkt G das Relais TI direkt mit der Spannungsquelle- verbunden, hält sich mit Hilfe seines Kontaktes tIl selbst und wird gleichzeitig durch diesen Kontakt von dem bisherigen Kreis abgeschaltet. Der Kontäkt t I, unterbricht die Verbindung zum einen Pol der Spannungsquelle, während der Kontakt t I2 die in dieser Figur stark vereinfacht gezeichnete Brücke an die Strecke I anschließt, wo nun der Brückenabgleich in der oben beschrieben-en Weise mit Hilfe des Steuerorgans BR und des Umschalteorgans DW zustande kommt.In Fig. 3 I, II and III represent three line pairs provided with pressure gas manometers. Each line pair is, among other things, a .Relais T, (TI, T II, T III) and a delay relay R (RI, R II, R III in Fig . 4) assigned. It is now assumed that a manometer responds on route I. Then it closes a circuit via its characteristic resistor, which from one pole of a voltage source via the contacts t III2, tII3 and t13 via B, C, D, E, F via the contacts t Il, r I, and via the relay TI leads to the other, earthed pole of the voltage source. All contacts t.Il, t12, tI, and t14 belonging to TI, in Fig. Q. switch over. Through tIl the relay TI is connected directly to the voltage source at point G, holds itself with the help of its contact tIl and at the same time is switched off by this contact from the previous circuit. The contact t I interrupts the connection to one pole of the voltage source, while the contact t I2 connects the bridge, which is shown greatly simplified in this figure, to the path I, where the bridge adjustment is now carried out in the manner described above with the aid of the control element BR and of the switching element DW comes about.

Wenn die Brücke auf einen Kennwiderstand des Manometers abgeglichen ist, zieht das entsprechend dimensionierte Verzögerungsrelais RI in Fig. q. an, das über den inzwischen geschlossenen, zu T I gehörenden Kontakt t14 in Fig. q. und einen Kontakt des Umschaltorgans dw, an einer Spannungsquelle liegt.When the bridge is adjusted to a characteristic resistance of the pressure gauge is, pulls the correspondingly dimensioned delay relay RI in Fig. q. at, via the contact t14 belonging to T I in FIG. q, which is closed in the meantime. and a contact of the switching element dw is connected to a voltage source.

Durch seinen Kontakt r Il in Fig. q. schließt sich das Verzögerungsrelais beim Ansprechen direkt an die das Relais in. seiner Stellung haltende Spannungsquell,# an, während der Kontakt y12 die Betätigung der oben beschriebenen Signaleinrichtung IS (Fig. 5 a) auslöst, und zwar in der Weise, daß er auf seinem Schaltweg einen Stromstoß durch die mit Hilfe der Kontaktbahn dws in Fig. 5 a geschalteten Signaleinrichtung veranlaßt und damit das der Stellung des Kontaktarmes dws entsprechende Schaltzeichen S betätigt. Ist der Kontakt r12 umgelegt, so schließt er die Signaleinrichtung IS kurz und sperrt sie damit für weitere Meldungen.Through its contact r II in Fig. Q. the delay relay closes when responding directly to the voltage source holding the relay in its position, # on, while contact y12 activates the signaling device described above IS (Fig. 5 a) triggers, in such a way that he has one on his switching path Current surge through the signaling device switched with the aid of the contact path dws in FIG. 5 a and thus the circuit symbol corresponding to the position of the contact arm dws S actuated. If the contact r12 is switched, it closes the signaling device IS briefly and thus locks it for further messages.

Der Kontakt y I3 unterbricht den Stromkreis des TI-Relais. Damit gehen aber alle tI-Kontakte wieder in ihre Ausgangsstellung zurück. Hierbei wird die Brücke von der gestörten Strecke abgeschaltet und steht für weitere Messungen zur Verfügung.Contact y I3 interrupts the circuit of the TI relay. Go with it but all tI contacts return to their original position. This is where the bridge disconnected from the disturbed route and is available for further measurements.

Das Relais RI bleibt dauernd unter Strom, so daß mittels des Kontaktes r I3 das TI-Relais von der Strecke I abgeschaltet bleibt und somit keine weiteren Störungsmeldungen von dieser Strecke ankommen können.The relay RI remains permanently energized, so that the T I relay remains switched off from the line I by means of the contact r I3 and thus no further fault messages can arrive from this line.

Nach Beseitigung der Störung gelangen die Kontakte r I durch vorübergehendes Öffnen eines im Stromkreis von RI liegenden Unterbrechers wieder in ihre Ausgangsstellung zurück, so daß auch die Strecke I der Messung wieder zugänglich wird.After the malfunction has been eliminated, the contacts r I pass through a temporary Opening of a breaker in the circuit of RI back to its starting position back, so that distance I is also accessible again for measurement.

Durch Parallelschalten der Strecken I, II, III über die Kontakte t12, t112, tIII2 können diese Strecken in der geschilderten Weise an die Brücke angeschlossen werden. In dem oben ausführlich erläuterten Beispiel war das Ansprechen eines Kontaktmanometers auf der Strecke I angenommen worden. Der Verlauf des Brückenabgleiches ist natürlich bei Ansprechen eines Manometers auf den Strecken II oder III im Prinzip gleich. Der einzige Unterschied besteht darin, daß andere den entsprechenden Strecken zugeordnete Schaltelemente ansprechen, die die gleiche Funktion versehen rvie bei Strecke I. Sie sind in der Zeichnung mit den Ziffern II bzw. III versehen.By connecting lines I, II, III in parallel via contacts t12, t112, tIII2 these lines can be connected to the bridge in the manner described will. In the example explained in detail above, the response of a contact manometer was has been accepted on route I. The course of the bridge adjustment is natural in principle the same when a manometer responds on routes II or III. The only difference is that there are others associated with the corresponding routes Address switching elements that perform the same function as in section I. They are marked with the numbers II and III in the drawing.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Automatically balancing Wheatstone bridge for use with cables equipped with pressurized gas monitoring, characterized in that, in addition to the one that changes according to the characteristic resistances of the responsive contact manometers, a bridge resistance (Rx) and the corresponding resistance of the other bridge branch (R ") that is set as a function of it the other parameters influencing the sensitivity of the bridge, such as the resistance ratio (R1: R2), sensitivity of the zero branch indicator (bridge relay BR), bridge supply voltage ( UB), by means of additional contact paths of the stepping mechanism that automatically adjusts from (R ") to (R") (DW) are also switched over in such a way that a bridge diagonal branch current that is as constant as possible and is sufficient to actuate a switchover device is achieved bridge relay BR). by series or parallel connection of the individual partial windings of the coil resistance of the bridge relay (BR). 3. Automatically aligning bridge according to one or more of the preceding claims; characterized in that the changeover takes place in stages by means of a stepping mechanism (DW) which is actuated by the diagonal branch current and is provided with the contact paths required for the changeover. q .. Automatically balancing bridge according to one or more of the preceding claims, characterized in that the stepping mechanism has further contact tracks (dwE to dw8) The identification of the contact manometer that has responded is switched on. 5. Distribution circuit for an automatically balancing bridge according to one or more of the preceding claims, characterized in that each monitoring path is assigned a relay (T) which receives current when a contact manometer responds. 6. Distribution circuit according to claim 6, characterized in that the bridge ', irch parallel connection of the monitoring streets, rien among themselves and to the bridge via contacts (t2) of the T-relay is assigned to a plurality of measuring or monitoring routes. 7. Distribution circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that one branch of the parallel circuit is connected to one pole of a voltage source via series contacts (ts) of the T-relay. B. Distribution circuit according to claim 5, characterized in that when a contact manometer responds in a certain route, the bridge is automatically connected to this route by actuating the contacts of the corresponding T-relay. G. Distribution circuit according to claims 6 to g, characterized in that the energized relay (T) is disconnected from the route to be measured by one of its contacts (t1) and is connected directly to a voltage source holding the relay. 1o. Distribution circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that in addition to the one relay, a delay relay (R) connected to a voltage source is assigned to each line via a contact of this relay (t4) and a contact (dw5) of the stepping mechanism (DW) is. 1I. Distribution circuit according to one or more of the preceding claims, - characterized in that the delay relay is dimensioned in such a way that it only responds after the bridge has been balanced. r2. Distribution circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that. that the activated delay relay is connected directly through one of its contacts (r1) to a voltage source holding the relay in its position. 13. Distribution circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the attracted delay relay (R) triggers the actuation of the signaling device characterized in claim 5 through one of its contacts (r2) and then short-circuits this signaling device. 14. Distribution circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the attracted delay. The relay (R) interrupts the current flow of the other relay (T) assigned to the same route through one of its contacts (r3). 15. Distribution circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the contacts of the delay relay return to their starting position by temporarily opening an interrupter in the circuit of the delay relay. Publications considered: J. Krö nert: "Meßbrücken und Kompensatoren", Vol. I ,. 1935, .S. 81.