DE592532C - Einrichtung zur Fernuebertragung von Messwerten, bei welcher durch ein Messgeraet Stromimpulse von der zu uebertragenden Messgroesse proportionalen Haeufigkeit erzeugt werden - Google Patents

Description

Eine zuverlässige Fernübertragung von Meßwerten über beliebige Entfernungen unabhängig vom Widerstand der Fernleitungen ist nach dem heutigen Stand der Fernmeßtechnik nur mit Frequenz- oder Impulsfernmeßmethoden möglich.

Es sind eine Reihe solcher Fernmeßanordnungen bereits bekannt. So verwendet eine bekannte Impulsfernmeßeinrichtung als Sender einen Zähler, der je nach Größe des fernzuübertragenden Meßwertes eine bestimmte Impulszahl unter Zwischenschaltung von Relais aussendet. Auf der Empfangsseite wird im Rhythmus der ankommenden Impulse durch eine Relaisanordnung ein Kondensator über ein stark gedämpftes, ballistisches Galvanometer geladen bzw. entladen. Trotz verschiedener Kontaktzeiten bei verschiedenen Impulszahlen pro Zeiteinheit wird daher dem Meßinstrument bei jedem Impuls eine konstante Energiemenge zugeführt, deren Größe von der Kapazität des verwendeten Energiespeichers (Kondensator) und der Batteriespannung abhängt. Ein Nachteil dieser Anordnung ist die Verwendung von Kondensatoren, die bei Dauerbetrieb häufig zu Störungen Anlaß geben. Außerdem kann bei diesem Verfahren nicht ohne weiteres eine Summation beliebig vieler Meßwerte auf der Empfangsseite vorgenommen werden, da bei gleichzeitig auftretenden Kondensatorentladungen unter Umständen Meßfehler entstehen.

Eine Weiterbildung der oben beschriebenen Meßeinrichtung sucht daher die bei der Summation mehrerer Meßwerte auftretenden Schwierigkeiten durch Verhinderung eines gleichzeitigen Zusammentretens der Impulse mehrerer Sender zu beheben. Hierzu sind jedoch verwickelte Relaisketten notwendig, was zur Folge hat, daß die Häufigkeit der Impulse, d. h. die Zahl der Impulse in der Zeiteinheit mit Rücksicht auf die Trägheit der Relais nur klein sein kann. Als Empfangsmeßinstrumente müssen daher stark gedämpfte Meßinstrumente verwendet werden, die eine sehr stark nachhinkende Meßanzeige ergeben.

Bei beiden bekannten Anordnungen ist im Meßkreis als Energiespeicher ein Kondensator notwendig, der die bei jedem Impuls über das Meßinstrument fließende Energiemenge begrenzt. Daraus ergibt sich, daß trotz hoher Entladestromstärke bei Beginn der Kondensatorentladung bzw. Ladung nur eine ganz geringe Energiemenge dem Meßinstrument zugeführt wird, da der Kondensatorladestrom, wie _di& Abb. 2 zeigt, rasch abklingt. Die zur Betätigung des Meßinstrumentes zur Verfügung stehende Energiemenge ist daher sehr klein, so daß hochempfindliche Galvanometer als Empfangsmeßgeräte verwendet werden müssen.

Die Erfindung betrifft eine derartige Einrichtung zur Fernübertragung von Meßwerten, bei welcher durch ein Meßgerät Stromimpulse von der zu übertragenden Meßgröße proportio-

nalen Häufigkeit erzeugt werden und bei der als Anzeigegerät am Empfangsort ein elektrisches Meßgerät dient, das in der Zeiteinheit von einer dem fernzuübertragenden Meßwert proportionalen Strommenge durchflossen wird. Erfindungsgemäß wird der elektrische Energie inhalt jedes dem Empfangsmeßgträt zugeführten Stromimpülses ausschließlich durch die Zeitverzögerung eines am Empfangsort angeordneten ίο Schaltorganes und durch die Größe einer konstanten Hilfsspannung am Empfangsort bestimmt. Die Meßeinrichtung gemäß der Erfindung benötigt im Meßkreis keinen kapazitiven, induktiven oder mechanischen Speicher und ist daher frei von den oben angeführten Nachteilen. Der Hauptvorteil dieser neuen Anordnung liegt in der überaus einfachen Möglichkeit, beliebig viele Meßwerte summieren zu können, wobei es für die Meßgenauigkeit bedeutungslos ist, ob die Impulse mehrerer Sender auf der Empfangsseite gleichzeitig auftreten oder nicht.

Die neue Fernmeßeinrichtung arbeitet folgendermaßen :

Als Sender wird eine Anordnung verwendet, die in der Lage ist, Impulse oder Frequenzen zu erzeugen, deren Häufigkeit proportional der überwachten Meßgröße ist. Die Impulse oder Frequenzen betätigen am Empfangsort eine Relaisanordnung, und zwar so, daß bei jedem Impuls der Stromkreis des Empfangsmeßgerätes eine bestimmte konstante Zeit geschlossen wird. Dies kann durch Schaltorgane bekannter Bauart mit bestimmter Zeitverzögerung geschehen. Beispielsweise kann die Relaisanordnung zwei Kontakte besitzen, deren Betätigung in bekannter Weise durch elektrische oder mechanische Mittel zwangsläufig gegenseitig verzögert wird. Ferner kann die An-Ordnung auch so getroffen werden, daß ein Kontakt bei jedem Impuls eine ganz bestimmte konstante Zeit geschlossen bleibt und dann wieder geöffnet wird, was ebenfalls durch elektrische oder mechanische Mittel erreicht wird. Im Gegensatz zu den oben angeführten bekannten Anordnungen besteht der Stromkreis des Meßinstrumentes praktisch nur aus Ohmschem Widerstand und besitzt keinen kapazitiven oder induktiven Energiespeicher. Der Meßinstrumentenkreis liegt an einer konstanten Hilfsspannung E. Die während eines Impulses über das Meßinstrument fließende Elektrizitätsmenge ist, wenn R der Widerstand des gesamten Meßkreises und t die konstante Dauer des Impulses,

E q = -j--1 = konst.

Daraus geht hervor, daß die dem Meßinstrument

zugeführte Elektrizitätsmenge ausschließlich durch die Größe der- Schaltverzögerung t und durch die Hilfsspannung E bestimmt ist. Bei n-Impulsen pro Sekunde fließt daher über das Meßinstrument eine Elektrizitätsmenge:

Verwendet man daher als Empfangsmeßinstrument ein Amperemeter mit geeigneter Dämpfung, so ergibt sich ein Zeigerausschlag, der direkt proportional der Impulszahl in der Zeiteinheit ist und daher die fernzuübertragende Meßgröße anzeigt. Mit dieser Anordnung kann natürlich auch eine Fernzählung vorgenommen werden.

Abb. ι zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der oben beschriebenen Meßanordnung. W ist eine Senderachse, deren Drehzahl proportional dem fernzuübertragenden Meßwert ist. Auf der Welle W ist ein Nockenrad N befestigt, welches einen Sendekontakt K betätigt. Die Sendevorrichtung steht durch eine Doppelleitung F mit der Empfangsanordnung in Verbindung. Ein Relais R¹ wird im Rhythmus der vom Sender erzeugten Impulse erregt und schließt seine Kontakte 1 und 2. Über Kontakt 2 wird der Stromkreis eines Meßinstrumentes E über Batterie B, Meßgerät E, Kontakt 2 von i?², Kontakt 2 von R¹ zurück zur Batterie B geschlossen. Gleichzeitig wird über Batterie B, Kontakt 3 von R¹, Wicklung R-zurück zur Batterie B das Relais R² erregt, welches durch Öffnen seines Kontaktes 2 den Stromkreis des Meßinstrumentes E unterbricht.

Die Dauer des Stromimpulses, der über das Meßinstrument E fließt, hängt von der Zeitverzögerung des Relais i?² ab. E ist ein Meßinstrument beliebiger Bauart. Der Kontakt 1 von Relais R¹ und i?² ist für das Meßprinzip bedeutungslos. Beide Kontakte dienen nur dazu, ein einwandfreies Arbeiten der Empfangsanordnung zu gewährleisten, wenn der Sender Impulse von sehr kürzer Dauer erzeugt.

Natürlich ist es notwendig, zwei getrennte Relais zu verwenden. Man kann auch ein Relais mit zwei Ankern benutzen oder eine Pendelanordnung, welche durch die Impulse betätigt wird.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens gegenüber den obenerwähnten Anordnungen, die mit Kondensatorladungen arbeiten, ist der, daß bei der neuen Meßeinrichtung eine viel größere Energiemenge je Impuls zugeführt werden kann, da die Stroniimpulskurve eine Rechteckform zeigt, während bei Verwendung von Kondensatorentladungen Stromkurven von sehr kleinem Energieinhalt entstehen (s. Abb. 2). Bei der neuen Meßeinrichtung können daher wesentlich unempfindlichere Meßinstrumente verwendet werden.

Die dem Meßinstrument zugeführte Energiemenge ist direkt proportional der Kontaktzeit t,

welche bei dem obenerwähnten Ausführungsbeispiel eine Funktion der Abschaltverzögerung des Relais R² ist. Die dem Meßinstrument zugeführte Energiemenge kann daher durch Wahl der Abschaltverzögerung beliebig geändert werden.

Der Hauptvorteil des neuen Meßverfahrens liegt in der einfachen Möglichkeit, beliebig viele Einzelmeßwerte zu summieren, unabhängig

ίο davon, ob die ankommenden Impulse oder Frequenzen zeitlich zusammenfallen oder nicht. Abb. 4 zeigt die prinzipielle Anordnung einer Vorrichtung zur Summierung von zwei Meßwerten. Die Empfängerimpulse werden durch parallel geschaltete Widerstände W¹ und W² dem Empfangsmeßinstrument E zugeführt. Bei Synchronismus der Impulse addieren sich die Stromstärken der Impulsströme. Bei asynchronem Arbeiten summieren- sich die einzelnen Impulszahlen entsprechend den nacheinander erfolgenden Stromimpulsen. Der vom Meßinstrument is angezeigte arithmetische Mittelwert ist daher immer proportional der Gesamtsumme der Einzelmeßwerte. Ein besonderer Vorteil dieses Summenmeßverfahrens ist der, daß die Proportionalität zwischen den einzelnen . zu summierenden Meßwerten sowohl durch entsprechende Wahl der Senderimpulszahlen als auch durch Regulierung der Vorschaltwiderstände W erfolgen kann. Dies ist wichtig, da man bei der Summation von Meßwerten, die den Größenbereichen nach voneinander sehr verschieden sind, bei einer bloßen Regelung durch die Senderimpulszahlen unter Umständen Impulszahlen verwenden müßte, bei denen die gewünschte Meßgenauigkeit nicht mehr eingehalten werden kann. Durch die Widerstandsregelung ist es dagegen möglich, bei allen Sendern ohne Rücksicht auf die Proportionalität der Meßgrößen dieselben Impulszahlbereiche zu verwenden und die Proportionalität der einzelnen Summanden durch die verschiedenen Vorschaltwiderstände herzustellen.

Um möglichst unabhängig von der Spannungsschwankung der Hilfsstromquelle zu sein, ■ kann in bekannter Weise als Empfangsmeßinstrument ein Quotientenmesser verwendet werden, dessen eine Wicklung direkt an der Batteriespannung liegt, während die andere Wicklung durch die Stromimpulse gespeist wird. Abb. 3 zeigt eine derartige Anordnung mit induktiver Ankopplung an die Fernleitung.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Fernübertragung von Meßwerten, bei welcher durch ein Meßgerät Stromimpulse von der zu übertragenden Meßgröße proportionalen Häufigkeit erzeugt werden und bei der als Anzeigegerät am Empfangsort ein elektrisches Meßinstrument dient, welches in der Zeiteinheit von einer dem fernzuübertragenden Meßwert proportionalen Strommenge durchflossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Energieinhalt jedes dem Empfangsmeßgerät zugeführten Stromimpulses ausschließlich durch die Zeitverzögerung eines am Empfangsort angeordneten Schaltorganes und durch die Größe einer konstanten Hilfsspannung am Empfangsort bestimmt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die je Impuls dem Empfangsmeßgerät zugeführte elektrische Energiemenge direkt proportional der Stromschlußzeit bzw. der Strompause ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Empfangsgerät je Impuls zugeführte Energiemenge je nach Wahl der Größe der bei der Empfangsanordnung auftretenden Schaltverzögerung beliebig verändert wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Summierung mehrerer Meßgrößen der Energieinhalt der Stromimpulse bezogen auf die Einheit der Meßgröße dadurch gleichgemacht wird, daß die Stromamplituden jedes Impulsmeßkreises durch entsprechende Vorschaltwiderstände geändert werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfangsmeßgerät ein Strommesser beliebiger Bauart verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt' Zeichnungen