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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 6. Dezember 1952 Bekanntgemacht am 9. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Zur elektrisehen Fernübertragung von vorzugsweise langsam veränderlichen Meßwertein sind, Anlagen bekannt, bei denen geberseitig ein, den. Meißbereich überfahrender Abtastarm ständig umläuft und beim Überfahren einer Nullstelle und, eines auf den Meßwert eingestellten. Zeigers (Meßzeiger) je einen Kontakt betätigt, wodurch nacheinander zwei Impulse an den Empfänger gegeben werden, deren Zeitabstand der Meßgröße zugeordnet ist (Impulsabstandsverfahren). Empfängerseitig wird durch den ersten Impuls — den »Startimpuls« ■— über ein Auslöseorgan (Relais od. dgl.) ein Einstellglied in Bewegung gesetzt, das dann synchron mit dem Abtastarm des Gebers umläuft, während der zweite Impuls —- der »Anzeigeimpuls« — bewirkt, daß ein, Anzeigeorgan in die Stellung nachrückt, die das Einstellglied beim Eintreffen des Anzeigeimpulses gerade einnimmt. Das Anzeigeorgan wird in der neuen Stellung bis zum Eintreffen des nächsten Anzeigeimpulses festgehalten. Das Einstellglied wird nach Vollendung eines Umlaufes wieder stillgesetzt.

Es ist auch schon darauf hingewiesen worden, daß man unter Anwendung des Impulsiabstandsverfahrens zwei oder mehr verschiedenartige Meßwerte (z, B. Wasserstand, Druck, Temperatur) über denselben Fernübertragungsweg übertragen könne, indem man, die zur Übertragung dieser verschiedenen Meißgrößen dienenden Geber und Empfänger entsprechend ihrer gegenseitigen Zuordnung mittels

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geber- und empf ängerseitig angeordneter Synchronverteiler periodisch und in vorgegebener Reihenfolge abwechselnd an. die Fernübertragungsleitung legt. . , .

Die Erfindung schafft nun eine besonders zweckmäßige Lösung dieser Aufgabe durch weitgehende Zusammenfassung und Vereinfachung der die Mehrfachübertragungsanlage bildenden; Organe.
Erfindungsgemäß haben die Abtastarme sämtlicher Geber einen gemeinsamen Antrieb und überfahren die Nullstellen ihrer Meßbereiche immer gleichzeitig; die ebenfalls gemeinsam angetriebenen Einstellglieder sämtlicher Empfänger werden durch denselben Startimpuls gleichzeitig in Bewegung gesetzt und setzen sich nach zwei (n) Umläufen bis zur nächsten Startimpulsgabe still, und die Synchronverteilereinrichtungen schalten nach jedem vollen Umlauf der Geberabtastarme und der Einstellglieder den nächsten Meßwertgeber und den

ao' zugehörigen Empfänger an die Fernübertragungsleitung.

Eine solche Anordnung stellt also eine Verquickung mehrerer der bekannten nach dem Impulsabstandsverfahren arbeitenden Übertragungseinrichtungen dar, wobei die Startimpulsabgabe der einzelnen Geber in eine einzige, gemeinsam wirkende Startimpulsabgabe zusammengefaßt wird.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dadurch,

■ daß als Synchronverteiler mit dem gemeinsamen Geber-¹- bzw. Empfängerantrieb gekoppelte Umschaltvorrichtungen dienen, so daß geber- und empfängerseitig nur je ein Antriebsmotor erforderlich ist.

An Stelle des gemeinsamen Antriebs für die Abtastarme aller Geber kann man in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung die einzelnen Geber konzentrisch so* zusammenbauen, daß zur Betätigung der Meßkontakte aller Geber ein gemeinsamer, entsprechend geformter Abtastarm dienen kann. Desgleichen kann man die¹ Einstellglieder aller Empfänger zu einem gemeinsamen, mehrfach wirkendem Einstellglied, vereinigen, das die verschiedenen Anzeigeorgane betätigt. Auf diese Weise entsteht schließlich eine Fernubertragungsanlage für mehrere Meßwerte mit nur einem (Mehrfach-) Gebe- und einem (Mehrfach-) Emp-.fängerorgan.

Dient die erfindungsgemäß ausgebildete Anlage dazu, anstatt verschiedene Meßgrößen Grob- und Feinwerte derselben Meßgröße zu übertragen, also beispielsweise die Höhe eines Wasserstandes in. m, dm und cm, so wird zweckmäßig der Startimpuls durch den - Geber der Grobstufe gegeben, und die Synchronverteiler sind so* ausgebildet, daß Geber und Empfänger der Feinstufe jeweils etwas länger als während eines vollen Umlaufes zur> Aussendung bzw. zum Empfang eines Impulses bereitgestellt, d. h. an die Fernübertragungsleitung geschaltet werden. Dadurch wird mit Sicherheit, erreicht, daß die Meßbereiche der Feinstufen, die — wegen der Durchdrehbarkeit der Feinstufen — volle 360⁰ einnehmen müssen, vollständig abgetastet werden, so daß keine Fehlanzeigen möglich sind. Die hier-

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durch bei der Grobstufe eintretende Beschränkung des Abtastbereich.es auf weniger als 360⁰ ist unschädlich, da sie ja nur den Gesamtmeßbereich der Anordnung nach oben und unten beschränken würde, was. durch entsprechende- Auslegung der Anlage leicht berücksichtigt werden kann.

Die Abb. 1 und 2 zeigen ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel einer aus einer Grobstufe und einer Feinstufe, bestehenden Anlage zur Fernübertragung eines Wasserstandes, wobei Abb. ι die Ausbildung der Geberseite und Abb. 2 die der Empfängerseite betrifft.

In der Abb. 1 .ist WM der eigentliche Wasserstandsmesser, bestehend aus dem Schwimmer 1, der Schnur 2, die über die Rolle 3 läuft, und dem Gegengewicht 4. GG ist der Grobwertgeber und FG der Feinwertgeber. Beide weisen je zwei Kontaktbahnen 5 bzw. · 5' sowie je einen Kontaktzeiger 6 bzw. 6' auf. Der Kontaktzeiger 6' des Feinwertgebers FG ist über die Welle 7 mit dtem Wasserstandsmesser WM unmittelbar gekuppelt, der Kontaktzeiger 6 des Grobwertgebers GG da,-gegen über ein. Untersetzungsgetriebe¹, das aus den Zahnrädern Z₁ bis Z₄ besteht, und dessen' Gesamtuntersetzungsverhältnis 10 :1 beträgt. 8 und 8' sind ständig umlaufende Abtastarme, die die Kontaktzeiger 6'bzw. 6' bei jedem Umlauf einmal überfahren und dabei die Kontaktzeiger an die Kontaktbahnen 5 bzw. 5' andrücken, wodurch diese überbrückt werden und den jeweiligen Anzeigeimpuls auslösen. 9 ist der Startkontakt, der nur von dem Abtastarm 8 des Grobwertgebers betätigt wird.

Mittels des Umschaltekontaktes 10, der von, der Nockenscheibe 11 betätigt wird'und zusammen mit ihr den geberseitigen Synchronverteiler bildet, werden abwechselnd der Grob- und der Feinwertgeber an die Speisespannungsquelle S angeschaltet (was einer abwechselnden. Aufschaltung der Geber auf die, Fernleitung, die von den Klemmen FL abgehend zu denken ist, gleichkommt). Da. die Nockenscheibe 11 nach, jeder halben Umdrehung den Umschaltekontakt 10 betätigt, während die Geber GG und' FG immer nach jedem vollen. Umlauf der Abtastarme umgeschaltet werden sollen, so· müssen also die Abtastarme 8 und 8' doppelt so schnell umlaufen wie die Nockenscheibe 11. Diese ist mit der Welle des Antriebsmotors MG unmittelbar gekuppelt, während der Antrieb der Abtastarme 8 und! 8' mittels der Zahnräder Z₅, Z₆ und Z₆' im Verhältnis 1 :2 übersetzt ist.

In der Abb. 2 sind zwei gleichartig aufgebaute Empfänger dargestellt, von' denen der mit GE bezeichnete als Grobwertempfänger und der mit FE bezeichnete als Feinwertempfänger dient. 12 und 12' sind Anzeigeorgane, die auf den, Wellen 13 bzw. 13' festsitzen. 14 und 14' sind Herzkurvenscheiben, die zusammen, mit den Federrollen 15 bzw. 15' zur elastischen Fesselung der Wellen 13 und 13' der Anzeigeorgane mit den. Wellen 16 bzw. 16' der Einstellglieder E und, E' dienen. Mittels der auf den Wellen 13 und 13' angeordneten Bremsscheiben 17 bzw. 17' und der Bremsbacken 18 bzw. 18'

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werden, die Anzeigeorgane 12 und 12' in ihren jeweiligen Anzeigestellungen festgehalten. 19 und 19' sind Bremslüftmagnete, mit denen die Bremsbacken 18 bzw. 18' beim Eintreffen eines Anzeigeimpulses gelüftet werden, so daß dieAnzeigeorgane in, die neue Anzeigestellung nachrücken, können.

Zum gemeinsamen Antrieb der Einstellglieder beider Empfänger dient der Motor ME, der an die Netzklemmen N angeschlossen ist. An die Klemmen FL', die das Ende der ankommenden Fernleitung darstellen, ist das Impulsrelais / angeschlossen, zu dem die Kontakte I₁ und J₂ gehören.

Auf der Motorwelle sind die Nockenscheiben. 20 und 21 angebracht, von denen, die Nockenscheibe 20 den Kontaktsatz 22, und; die Nockenscheibe 21 den Umschaltekontakt 23 betätigt, wobei die letzteren den empf ängerseitigen Synchronverteiler darstellen, während 20 und 22 zum Starten und Stillsetzen des Motors ME dienen. Mittels der Zahnräder Z₇, Z₈ und Z₈' ist die Drehzahl der Einstellglieder ·— wie beim Geber die Drehzahl der Abtastarme — gegenüber d.er Drehzahl der Motorwelle im Verhältnis ι : 2 übersetzt.
' Die Einstellglieder E und E' kann, man zusammenfassen, indem man z. B. die Federrolle 15 so breit ausbildet, daß sie auf zwei nebeneinanderliegeriden Herzkurvenscheiben läuft (nämlich 14 und 14'). In diesem Falle müßte von den Wellen 13 und 13' die eine als Hohlwelle ausgebildet und die andere durch sie hindurchgeführt sein.

Die Anordnung arbeitet wie folgt: Die Abtastarme 8 und 8' beider Geber laufen ständig synchron um und überfahren dabei die Nullstellen der Meßbereiche gleichzeitig. Der Abtastarm 8 des Grobwertgebers betätigt bei jedem Überfahren seiner Nullstelle den Startkontakt 9. Da dieser jedoch zu dem Grobwertgeber parallel liegt, löst er nur dann einen Startimpuls aus, wenn der Umschaltekontakt 10 den Grobwertgeber an, die Speisespannungsquelle S angeschaltet hat. Dementsprechend löst beim Überfahren der Kontaktzeiger 6 und. 6' durch die Abtastarme nur derjenige Geber einen Anzeigeimpuls aus, der gerade eingeschaltet ist.

Die Nockenscheibe 11, die den Umschaltekontakt 10 betätigt, ist so ausgebildet, daß die Umschaltung vom Grob- auf den Feinwertgeber kurz vor der Vollendung eines Umlaufes der Abtastarme, die Umschaltung vom Fein- auf den Grobwertgeber dagegen erst bei Beginn des nächsten Umlaufes erfolgt, SO' daß sich der Meßbereich des Feinwertgebers mit Sicherheit über volle 360⁰ erstreckt.

Mittels geeigneter Schaltungsanordnungen werden Start- und Anzeigeimpulse mit verschiedener Polarität oder unterschiedlicher Impulslänge abgegeben, während auf der Empfängerseite verschiedene, mit entsprechenden Auswahleinrichtungen versehene Kontakte nur auf den. einen, oder den anderen. Impuls ansprechen. Solche Schaltungsanordnungen sind! bekannt und daher in die Abbildüngen nicht aufgenommen.

Ein auf der Empfängerseite eintreffender Startimpuls bewirkt die Schließung des Kontaktes i_v wodurch der Motor ME an Spannung gelegt wird und beide Empfänger in Bewegung setzt. Dabei dreht sich die Nockenscheibe 20 aus ihrer Raststellung heraus und. schließt den Kontaktsatz 22. Damit wird der Kontakt I₁ überbrückt, so daß der Motorstromkreis geschlossen bleibt, nachdem der Startimpuls vorüber und I₁ wieder geöffnet ist. Außerdem wird, damit ein Stromkreis für den Bremslüftmagneten eines der Empfänger vorbereitet. Dabei stehen die Nockenscheibe 21 und der Umschaltekontakt 23 so, daß während des ersten Umlaufes der Einstellglieder der Bremslüftmagnet 19 des Grobwertempfängers in den vorbereiteten Stromkreis eingeschaltet ist. Kurz vor der Vollendung'des ersten. Umlaufes der Einstellglieder¹ erfolgt dann — entsprechend der Reihenfolge auf der Geberseite — durch die Nockenscheibe 21 die Umschaltung auf den Bremslüftmagneten des Feinwertempfängers. Der jeweils vorbereitete Stromkreis wird durch dien Kontakt i₂ beim Eintreffen eines Anzeigeimpulses geschlossen, und der jeweils eingeschaltete Bremslüftmagnet gibt das Anzeige-OTgan des betreffenden Empfängers frei, so- daß es in die in diesem Augenblick vom Einstellglied eingenommene Stellung nachrückt. Haben die Einstellglieder zwei volle Umläufe ausgeführt, so läuft die Nockenscheibe 20, die inzwischen einmal umgelaufen ist, wieder in ihre Raststellung ein und öffnet den Kontaktsatz 22, so daß der Motor bis zum Eintreffen des nächsten Startimpulses stillgesetzt wird. Gleichzeitig schaltet auch die Nockenscheibe 21 den, Umschaltekontakt 23 zurück, so daß wieder der Bremslüftmagnet des Grobwertempfängers eingeschaltet ist.

Die Abb. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Anordnung, bei der vier Geber durch einen gemeinsamen Abtastarm betätigt werden, also einen Vierfachgeber. K₁ bis K_i sind vier Kon- ioo taktzeiger, die mit den vier Wasserstandsmessern WM₁ bis WM_i gekuppelt sind. Die Drehachsen D₁ und D₄ der Kontaktzeiger K_t und: K^ sind Hohlachsen, durch welche die Drehachsen D₂ und D₃ der Kontaktzeiger K₂ und K₃ hindurchgeführt sind.. SK ist der gemeinsame Startkontakt. Der gemeinsame Abtastarm A weist fünf Ausleger Ct₁ bis a_s auf, die; mit als Schaltnocken wirkenden Scheiben zur Betätigung der vier Kontaktzeiger und des Startkontaktes versehen sind.

Das neue Verfahren ist in seiner Anwendung weder auf die in der Einleitung erwähnten noch auf die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Gebe- und Empfangseinrichtungen beschränkt. Man kann von, ihm auch in solchen (schon vorgeschlagenen) Anlagen. Gebrauch machen, bei denen der Startimpuls nicht vom Geber selbst gegeben wird, sondern von einer dritten Stelle aus, wobei der Startimpuls gleichzeitig den Geber und den Empfänger in Bewegung setzt, so daß also^! der Geber nur Anzeigeimpulse aussendet.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zur Fernanzeige zweier oder mehrerer (w) Meßgrößen über denselben Fernübertragungsweg unter Verwendung von Meß-

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wertgebern, bei denen ein rotierender Abtastarm beim Überfahren einer Nullstelle und beim Überfahren eines in seinem Winkelabstand von der Nujlstelle entsprechend dem zu übertragenden Meßwert eingestellten Meßkontaktes je die Aussendung eines Impulses veranlaßt, so d!aß der zeitliche Abstand dieser Inipulse ein MaB für die Meßgröße darstellt (Impulsabstandsverfahren), und unter Verwendung von Meßwertempfängeirn, bei denen durch den ersten dieser beiden Impulse (den Startimpuls) ein synchron, mit dem Abtastarm des Gebers rotierendes Einstellglied in Bewegung gesetzt wird, während die Ankunft des zweiten Impulses (des (Anzeigeimpulses) bewirkt, daß ein. Anzeigeorgan, in. die Stellung nachrückt, die das Einstellglied gerade einnimmt, ferner unter Verwendung von, Synchronverteilereinrichtungen., die der Reihe nach die einander zugeordneten Meßwertgeber und Meßwertetnpf anger gleichzeitig an die Fernübertragungsleitung anschließen, gekennzeichnet durch die Vereinigung fplgender Merkmale:

a) Für die Abtastarme sämtlicher Geber dient ein gemeinsamer Antrieb, und alle Abtastarme überfahren, die Nullstellen, gleichzeitig.

b) Die Einstellglieder sämtlicher Empfänger werden, gemeinsam angetrieben, durch, denselben Startimpuls in, Bewegung gesetzt und, setzen sich nach zwei (n) Umläufen bis zur nächsten Startimpulsgabe, still.

p) DieSynchronverteilereinrichtungen schalten nach jedem vollen Umlauf der Geberabtastarme¹ und: der EinsteHglieder den nächsten. Meßwertgeber und den zugehörigen Empfänger an die Fernübertragungsleitung.
2. Fernubertraguingseinrichtung nach . Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Synchronverteiler mit dem gemeinsamen Geberbzw. Empfängerantrieb gekoppelte Umschaltyprrichtungen dienen.
3. Gebereinrichtung für die Zwecke des Anspruches i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastarme aller Geber zu einem gemeinsamen, mehrfach wirkenden Abtastarm vereinigt sind, der bei jedem Urnlauf alle den Meßgrößen zugeordneten Meßkpntakte betätigt.
4. Empfängereinrjchtung für die Zwecke des Anspruches 1, dadurch- gekennzeichnet, daß die Einstellglieder aller Empfänger zu einem ge^ meinsamen, auf die verschiedenen Anzeigeprgane wirkenden Einstellglied vereinigt sind.
5. Einrichtung zur periodischen Übertragung vpn Grob- und Fein- oder mehrfach gestuften Werten derselben Meßgröße nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Startimpuls durch den. Geber der Grobstufe gegeben wird und die Synchronverteiler so ausgebildet sind, daß Geber und, Empfänger der Feinstufen etwas länger als während eines yollen Umlaufes an die Fernübertragungsleitung geschaltet werden.

Angezogene Druckschriften:
Stäbl'ein, Die Technik der Fernwirkanlagen,

R. Oldenbourg, 1934, S. 34 bis 37, S. 147 bis 150,

S. 234 bis 239;
Züricher Zeitung, Beilage Technik, v. 21. 9. 1949,

S. 11, Abb. IP, Zellweger Zentralsteuerung.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen