Einrichtung zur elektrischen Fernanzeige von Bewegungen mittels der
Wheatstoneschen Brücke Wenn man das elektrische Gleichgewicht in einer WheatstonescheriBrücke
stört, indem man den Widerstandswert eines der Brückenzweige ändert, so entsteht
ein Differenzstrom, der durch ein beispielsweise in der Brückendiagonale liegendes
Anzeigeinstrument zur Anzeige gebracht werden kann, dessen dem elektrischen Gleichgewicht
in der Brücke entsprechende Nullstellung bekanntlich von Spannungsschwankungen der
Stromquelle vollkommen unabhängig ist und nur vom Verhältnis der in den Brückenzweigen
vorhandenen Widerstände bestimmt ist. Man hat nun bereits vorgeschlagen, diese Eigenschaft
der Wheatstoneschen Brücke dazu zu benutzen, Bewegungsvorgänge derart an einen entfernten
Ort zu übertragen, daß die von den Ausschlägen des Gebers hervorgerufenen Bewegungen
des Empfängers vollkom-,men unabhängig von-den Spannungsschwankungen der Stromquelle
sind. Zu diesem Zwecke hat man vorgeschlagen, den Ausgleichstrom, der' bei der von
einem Geber hervorgerufenen Änderung der Widerstandsverhältnisse in der Brückendiagonale
auftritt, dazu zu benutzen; einen Kontakt auf einem anderen Brückenzweig so lange
zu verschieben, bis dieser das elektrische Gleichgewicht wiederherstellt und sich
somit selbst wieder in die Ruhelage bringt; die Bewegungsgröße dieses 'von dem Differenzstrom
gesteuerten Kontaktes würde in der Tat ohne Rücksicht auf Spannungsschwankungen
ein absolutes Maß für die Bewegungsgröße des von dem Geber gesteuerten Kontaktes
sein. Bei dem Versuch, diesen an sich richtigen Gedanken praktisch auszuwerten,
ist man aber Wege gegangen, die nicht zu dem erstrebten Ziele führen können, wie
sich schon aus rein theoretischen Erwägungen ergibt. Man hat nämlich in -die Diagonale
der Brücke ein Relais gelegt, welches den -Stromkreis eines Elektromotörs steuert,
mittels dessen der Sekundärkontakt auf einem der Brückenzweige verschoben wird.
Nun ist es aber praktisch nicht zu erreichen, daß der Elektromotor und der mit ihm
gekuppelte Kontakt in genau dem gleichen Moment zum Stillstand kommt, wie das Relais
stromlos wird; das System besitzt eine unverhältnismäßig große Trägheit, unter deren
Wirkung der Kontakt stets mehr oder weniger über sein Ziel hinaus bewegt werden
wird. Dies hat eine Umkehr der Stromrichtung in der Diagonale zur Folge, unter deren
Wirkung. das Relais den Elektromotor im entgegengesetzten Sinne antreibt und den
Kontakt in-.eine Stellung zurückzubewegen 'sucht, die dem Brückengleichgewicht entspricht.
Hierbei wird aber der Kontakt abermals über sein Ziel hinausgehen, und das ganze
System wird dauernd um den wirklichen Nullpunkt hin und her pendeln, dessen Lage
nur geschätzt werden kann. Aber selbst, wenn das System in Ruhe kommen und sich
auf den genauen Nullpunkt einstellen könnte, so wäre dies doch nur möglich, wenn
der von dem Geber gesteuerte Primärkontakt während dieser Zeit absolut stillsteht,
was in den Anlagen, für welche eine derartige Fernregistrierung benötigt
wird,
wie z. B. zur Fernanzeige von Flüssigkeitsspiegeln, praktisch nie der - Fall ist.
Wenn sich der Geber also selbst in ständiger Bewegung oder gar in Schwingungen hoher
Frequenz befindet, ist die ständige Beibehaltung des Brückengleichgewichtes in der
bereits vorgeschlagenen Weise absolut unmöglich. Der Sekundärkontakt wird dauernd
hin und her gehen, und zwar um eine Mittellage, die durch die dauernde Bewegung
des Gebers stets zeitlich überholt ist. Ganz abgesehen hiervon ist die Verwendung
einer derartigen Einrichtung für Wechselstrom naturgemäß nicht möglich 'und auch
sonst an bestimmte Betriebsbedingungen gebunden, welche weitere Fehlerquellen ih
sich einschließen, so daß diese Einrichtungen höchstens zur Steuerung vonSchiffsruderanlagen
u. dgl., nicht aber auch für Präzisionszxvecke in Frage kommen. -Kuppelt man dagegen
gemäß der Erfindung den das Brückengleichgewicht w ,iederherstgllenden Kontakt unmittelbar
mit dem beweglichen System eines in der Brückendiagonale liegenden und auf den Ausgleichstrom
ansprechenden Meßgerätes, so wird ein von den Bewegungen des'Gebers hervorgerufener
und durch dieses Meßgerät fließender Ausgleichstrom den einen anderen Brückenzweig
bestreichenden Sekundärkontakt augenblicklich in eine Lage bringen, in welcher die
in der Diagonale liegende Spule des Meßinstrumentes stromlos ist. Der Ausschlag
des Meßinstrumentes bzw. des mit ihm gekuppelten Sekundärkontaktes ist hierbei ein
Maß für die Bewegungsgröße des Gebers und kann mittels einer geeignet eingeteilten
Skala abgelesen werden. Ein derartiges System arbeitet praktisch ohne jede Trägheit;
die Ausschläge des Indikatorzeigers und des von ihm mitgenommenen Sekundärkontaktes
erfolgen praktisch gleichzeitig mit den Bewegungen des Gebers, so daß die jeweilige
Stellung des Indikatorzeigers oder dessen jeweilige Bewegung genau der Stellung
bzw. Bewegung des Gebers im gleichen Zeitpunkt entspricht. Versuche haben gezeigt,
daß der Indikator und das mit ihm gekuppelte Kontaktsystem, welche im folgenden
kurz als der Empfänger bezeichnet seien, selbst hochfrequenten bzw. hochpulsierenden
Schwingungen des Gebers vollkommen synchron zu folgen vermögen, so daß die Einrichtung
geunäß der Erfindung für die verschiedenartigsten Gebiete der Technik, insbesondere
auch für Anlagen geeignet ist, die mit Schwingungen arbeiten, deren Frequenz im
Hörbereich und darüber liegt. Infolge des Fortfalles von Relais u. dgl. kann die
Einrichtung gemäß der Erfindung mit jeder beliebigen Stromart, also auch mit Wechselstrom
betrieben werden, zu welchem Zwecke man die Brückenzweige auch - in an sich bekannter
Weise als Induktivitäten und Kapazitäten ausbilden kann.
Die vier Brückenzweige sind mit 2, 3, .l und 5 bezeichnet; die Diagonale
wird von den Leitungen 6 und y- gebildet, zwischen denen in nicht' dargestellter
Weise die Spule des als Empfänger dienenden hießgerätes i i liegt. Der Geber, dessen
Bewegungen auf den Empfänger i i übertragen werden sollen, ist -mit io bezeichnet;
er ist nur schematisch dargestellt und wird beispielsweise in Abhängigkeit von den
Bewegungen eines in' einem Benzintank befindlichen Schwimmers bewegt. Der Geber
oder ein mit ihm gekuppelter Kontaktarm io ist bei 8 beispielsweise an den negativen
Pol der nicht dargestellten Stromquelle . angeschlossen, deren positiver Pol an
den zwischen den Zweigen .4 und 5 liegenden Punkt 13 geführt ist. Der Geber
io bestreicht bei seinen Bewegungen den Brükkenzweig 2, wodurch dessen Widerstandswert
geändert wird. Diese Veränderung des elektrischen Gleichgewichtes hat bekanntlich
einen Ausgleichstrom in der Brückendiagonale 6, 7 zur Folge, unter dessen Wirkung
der bei 9 an den- negativen Pol der Stromquelle angeschlossene Zeiger i2 des Indikators
ri ausschlagen wird. Gemäß der Erfindung bestreicht nun dieser Zeiger oder ein mit
ihm gekuppelter Kontakt einen anderen Brückenzweig, beispielsweise 3, und verändert
auf diese Weise dessen Widerstandswert so lange; bis das elektrische Gleichgewicht
der Brücke '-iviederhergestellt und die Diagonale 6, 7 wieder stromlos wird. `Wesentlich
hierbei ist, daß der Indikator i i keine Richtkraft, also z. B. keine Feder besitzt,
die das bewegliche 'System nach Unterbrechung des Stromflusses in eine bestimmte
Nullage zurückzuziehen - bestrebt ist. Anstatt den Zeiger 12 oder einen mit ihm
gekuppelten Kontakt den Brückenzweig 3 bestreichen zu lassen, kann man das bewegliche-System
des Indikators ii auch mit dem Brückenzweig 3 kuppeln und diesen einen an den negativen
Pol der Stromquelle angeschlosse-' nen Kontakt bestreichen lassen. In jedem Falle
werden die Ausschläge des Zeigers 12, der mit einer geeignet eingeteilten Skala
zusammenwirkt, nicht nur genau den Bewegungen des Gebers entsprechen, sondern auch
ohne zeitliche Verzögerung vor sich gehen, so daß der augenblickliche Stand des
Gebers io jederzeit am Zeiger i2 abgelesen werden kann. - Ein Hinundherpendeln des
Zeigers 12 um die Nullage findet nicht statt.