DE595164C - Einrichtung zur Verstellung eines beweglichen Gliedes, z. B. eines Anzeige- oder Schreiborgans, in Abhaengigkeit von der Haeufigkeit von Impulsfolgen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
3. APRIL 1934

R'EICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 74 b GRUPPE 8os

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Januar 1932 ab

Es sind Einrichtungen zur Anzeige oder Registrierung einer Meßgröße in Abhängigkeit von der Häufigkeit einer Impulsfolge vorgeschlagen worden, bei denen als Empfangseinrichtung ein an sich bekanntes Nullgalvanometer mit von diesem selbsttätig gesteuerter Einrichtung zur Kompensation seines Einstellmomentes verwendet wird und bei denen die Kompensationseinrichtung unmittelbar mit dem in Abhängigkeit von der Impulshäufigkeit einzustellenden Anzeigeglied gekuppelt ist. Bei diesen Einrichtungen wird eine der Größe des Meßwertes entsprechende Anzahl von Stromimpulsen zur Empfangseinrichtung gesandt, die einen Kondensator entsprechend der Impulszahl auf- oder umladen. Die Erfindung bezweckt eine Weiterbildung dieser Einrichtungen derart, daß sie auch zur Anzeige bzw. Registrierung des Produktes bzw. eines Quotienten zweier Meßgrößen verwendbar sind. Dies geschieht gemäß der Erfindung durch Anordnung der von den Impulsfolgen auf- oder umzuladenden Kondensatoren in entsprechenden Zweigen einer Wheatstoneschen Brücke.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Fig. 1 bis 6 zeigen verschiedene Schaltungen der Empfangseinrichtung, und Fig. 7 zeigt schematisch den Aufbau der Kompensationseinrichtung mit dem einzustellenden beweglichen Anzeigeglied, in diesem Falle einen Schreibhebel.

In Fig. ι ist eine Schaltung einer Einrichtung zur Anzeige bzw. Registrierung eines Produktes von zwei Impulshäufigkeiten dargestellt. Die beiden Kondensatoren 1 und 2, die den Meßwerten zweier beliebiger Meßgeräte entsprechend mehr oder weniger schnell aufgeladen bzw. entladen werden, liegen in zwei gegenüberliegenden Brückenzweigen. In den beiden anderen Brückenzweigen sind Ohmsche Widerstände, und zwar ein fester Widerstand 3 und der veränderliche Kompensationswiderstand 4 angeordnet. Die Speisung der Brücke erfolgt von der Stromquelle 8. Im einen Diagonalzweig der Brücke liegt das Nullgalvanometer S mit in Reihe geschaltetem Widerstand 6 und zu 5 und 6 parallel geschaltetem Kondensator 7. Der Widerstand 6 und der Kondensator 7 dienen zur Glättung des durch den Galvanometerzweig fließenden pulsierenden Gleichstromes. Die Kondensatoren I und 2 sind mittels auf der Zeichnung nur schematisch veranschaulichten Umschalteinrichtungen derart verbunden, daß bei jeder Betätigung einer Umschalteeinrichtung mittels eines von den Gebern der Meß-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Max-Ulrich Büchting in Berlin und Wilhelm Neuse in Berlin-Spandau.

geräte abgegebenen Stromimpulses der in der Ruhestellung der Umschalteeinrichtung kurzgeschlossene Kondensator vorübergehend in den Stromkreis eingeschaltet wird. Die An-5 Ordnung läßt sich aber auch so treffen, daß die dauernd im Stromkreis liegenden Kondensatoren durch die Stromimpulse mittels der Umschaltevorrichtung umgepolt werden. Die Betätigung der Umschaltevorrichtung erfolgt ίο in der bekannten Weise mittels eines von den Stromimpulsen erregten Relais. Das Brückengleichgewicht ist hergestellt, wenn

τ, _ *i'^Ä«

ist, wobei R₁ bis i?₄ die Gleichstromwiderstände der Brückenzweige bedeuten. Der Gleichstrom widerstand R₁ bzw. R₂ hängt nach einer Hyperbelfunktion mit der Ladehäufigkeit des entsprechenden Kondensators zusammen. Das Produkt aus Ladehäufigkeit (Impulse/Sekunde = V₁ bzw. V₂) und Gleichstromwiderstand R₁ bzw. R₂ ist gleich einer Konstanten K₁ bzw. K₂.

Es ist also

PV-R₁ = Ur₁, R₁= ψ,

V₂- R₂ -■; K₂,

daraus folgt:

R₁L =

K.*t · Kn K-i * Ka

^{1 2} V

⁴ V₁-V₂-R,' K

V'

=-const,

d. h. die Größe bzw. Stellung des Abgriffes 9 des Widerstandes 4 ist umgekehrt proportional dem Produkt aus der Ladehäufigkeit der beiden Kondensatoren 1 und 2. Jeder Stellung des Abgriffes 9 am Widerstand 4 entspricht also einem bestimmten Produkt. In der Praxis können kleine Abweichungen von dem Gesetz V-R = K auftreten, wobei die Konstante K in der Regel bei geringeren Ladehäufigkeiten zu groß und bei größeren Ladehäufigkeiten zu klein ist. Die Abweichungen bei sehr kleinen Ladehäufigkeiten könnten durch Parallelwiderstände zu den Kondensatoren kompensiert werden. Da die Kondensatoren 1 bzw. 2 zur Umschaltung doppelpolige Schalter erfordern, ist es nicht ratsam, diese Anordnung für höhere Ladungs-Häufigkeiten zu verwenden. Für höhere Ladungshäufigkeiten werden nach Fig. 6 zweckmäßig statt eines Kondensators zwei Kondensatoren 1', 2' in Reihe geschaltet und Entladungswiderstände vorgesehen, wobei die Umladungen mittels eines einpoligen Schalters erfolgen. Treten bei dieser Anordnung bei sehr großen Impulshäufigkeiten geringe Abweichungen von dem Gesetz V-R = K auf, so können diese durch entsprechende Dimensionierung der Entladungswiderstände oder durch einen Vorschaltwiderstand 11 im Kondensatorzweig beseitigt werden.

Fig. 2 und 3 zeigen Schaltungen wie Fig. i, jedoch zur Anzeige bzw. Registrierung des Quotienten zweier Meßwerte. Die beiden Kondensatoren 1 und 2 liegen hierbei in nebeneinanderliegenden Brückenzweigen. Fig. 3 weist die Sonderheit auf, daß der Kompensationswiderstand 4 zwischen den zwei nebeneinanderliegenden Brückenzweigen mit den Ohmschen Widerständen 3 und 3' liegt. Hierdurch ist es möglich, zur Anzeige mit einer bedeutend geringeren Widerstandsänderung des Potentiometerwiderstandes 4 auszukommen.

Fig. 4 zeigt eine Schaltung ähnlich der nach Fig. 1 zur Anzeige eines Produktes, in welcher der um- bzw. abschaltbare Kondensator ι der Fig. 1 durch einen Ohmschen, z. B. einen Schiebewiderstand 1', ersetzt ist. Der Ohmsche Widerstand 1' wird entsprechend der Größe des Meßwertes des einen Meßgerätes verstellt, während der Kondensator 2 in der gleichen Weise, wie in den Einrichtungen nach Fig. 1 bis 3 entsprechend der Meßgröße eines anderen Meßgerätes auf- bzw. umgeladen wird. Da die Änderung des Gleichstromwiderstandes des Kondensators 2 der Impulshäufigkeit V₂ umgekehrt proportional ist, muß der Ohmsche Widerstand 1' in dem nebenliegenden Brückenzweig angeordnet werden, wie sich aus folgenden Formeln ergibt.

Für den jeweiligen Wert des Widerstandes i?4 ergibt sich

R*

Setzt man R₂
so erhält man

k.

-ψ- in obige Gleichung ein,

oder da

Rt

—— = const ..=-- k,

/to

d. h. der jeweilige Wert des Widerstandes i?₄ ist gleich dem Produkt aus dem jeweiligen Wert des Widerstandes R₁, der jeweiligen Ladehäufigkeit des Kondensators 2 und einer Konstanten k.

Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 entsprechende Schaltung, jedoch zur Anzeige des Ouotienten einer Impulshäufigkeit und eines Ohmschen Widerstandes. Der Schiebewider-

stand ι' wird entsprechend der Meßgröße des einen Meßgerätes verstellt und der Kondensator 2 entsprechend der Meßgröße des anderen Meßgerätes auf- bzw. umgeladen, wobei der Widerstand R₁ entsprechend dem

R'
Quotienten -ψ- eingestellt wird, d. h. i?₄ ist

gleich dem Quotienten, gebildet aus dem jeweiligen Wert des Widerstandes R[ und der

to jeweiligen Ladehäufigkeit des Kondensators 2. Die Einstellung des Potentiometerwiderstandes 4 in Abhängigkeit von dem Nullinstrument 5 kann in der aus Fig. y ersichtlichen Weise erfolgen. Es ist hier angenommen, daß das Nullinstrument 5 als Fallbügelgerät ausgebildet ist. Das Nullinstrument, von dem nur, der Fallbügel i_fl und der Zeiger I₆ in Fig. 7 veranschaulicht sind, steuert über zwei Bremshebel 13 und 14 und zwei Bremsscheiben 15 und 16 zwei Uhrwerke 17 und 18, die über Stirnräder 17 _a, i8_fl mit zwei Hohlwellen 19 und 20 gekuppelt sind, die ihrerseits die beiden Seitenräder 21 und 22 eines Differentialgetriebes tragen. Das PIanetenrad 23 des Differentialgetriebes wird von der Welle 24 getragen, auf der der Widerstand 4 in Form eines Ringrohrwiderstandes angeordnet ist.

Die innerhalb des Ringrohres angeordnete Widerstandsspirale 4' führt nach außen zu den beiden Klemmen b und d. Für die Einrichtung mit Schaltung nach Fig. 3 besitzt der Ringrohrwiderstand noch eine Elektrode, die außerhalb des Rohres in die Klemme c übergeht und deren in das Rohr hineinragendes Ende so angeordnet ist, daß es in jeder betriebsmäßig vorkommenden Stellung des Ringrohres in Verbindung mit der Quecksilberfüllung desselben steht. Wie leicht aus der Zeichnung zu entnehmen ist, hat eine Drehung des Ringrohres über die Welle 24 zur Folge, daß die Quecksilberfüllung relativ zu der Widerstandsspule 4' verschoben wird. Eine Drehung des Ringrohres wirkt also

+5 ebenso, wie wenn bei einem Schiebewiderstand der Schieber verschoben wird. Es kann daher der in Fig. 7 dargestellte Widerstand.4' ohne weiteres an die Stelle des in Fig. 3 dargestellten Widerstandes 4 und bei Freilassung des Anschlusses c an die Stelle' des in den übrigen Figuren dargestellten Widerstandes 4 treten, der lediglich der Übersichtlichkeit halber in den Figuren als Widerstand mit Schiebekontakt dargestellt ist.

Auf dem anderen Ende der Welle 24 ist der Schreibhebel 25 eines Registriergerätes 26 befestigt. Wie durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet, sucht das Uhrwerk 18 das mit ihm gekuppelte Seitenrad 22 des Differentialgetriebes im entgegengesetzten -Sinne zu drehen wie das Uhrwerk 17 das mit ihm gekuppelte Seitenrad 21. Die Bremshebel 13 und 14 werden mittels Federn i3_a bzw. I4_a in der dargestellten Lage gehalten, in welcher über die Bremsscheiben 15 und 16 die Uhrwerke 17 und 18 am Ablauf verhindert wer- \ den. Die einander zugekehrten Enden der Bremshebel 13 und 14 enden in einem solchen Abstand voneinander, daß in der Nullstellung, des Zeigers I₆ dieser beim Niederdrücken des Fallbügels i_a in die Lücke zwischen den bei-' den Bremshebeln gleitet, ohne diese zu betätigen.

Es sei angenommen, daß das Verhältnis der beiden fernübertragenen Impulshäufigkeiten seinen Wert geändert, z. B. vergrößert haben und infolgedessen ein Strom in dem Galvanometerzweig fließt, so daß das Nullinstrument nach der einen Seite ausschlägt und beim nächsten Niederdrücken des Fallbügeis i_a (Fig. 7) der eine Bremshebel, beispielsweise der Bremshebel 13, von der zugehörigen Bremsscheibe 14 abgehoben und das Uhrwerk 17 freigegeben wird. Dieses beginnt nunmehr an zu laufen und verstellt über das Stirnrad iy_a und die Hohlwelle 19 das Seitenrad 21, das seinerseits das Planetenrad 23 mitnimmt und dadurch den Widerstand 4 so oft verstellt, bis die Brücke im Gleichgewicht ist und der Zeiger I₆ des Nullinstrumentes 1 in die Nullage zurückgekehrt ist. Ein entsprechender Vorgang tritt ein, wenn infolge Verkleinerung des Verhältnisses der Häufigkeiten der übertragenen Impulsfolgen ein Strom im Galvanometerzweig fließt. In diesem Falle schlägt das Nullinstrument nach der anderen Seite aus, und es wird der Widerstand 4' im entgegengesetzten Sinne verstellt, bis der Zeiger I₆ in die Nullstellung zurückgekehrt ist.

Die neue Einrichtung kann vielerorts vorteilhaft verwendet werden; so kann sie z. B. zur Anzeige oder Registrierung des Wirkungsgrades bzw. des Dampf Verbrauches je Kilowatt eines Turbogenerators, eines Kraftwerkes o. dgl. dienen, wobei die abgegebene elektrische Leistung durch Impulshäufigkeiten (Elektrizitätszähler) und die zugeführte Leistung (Dampfmesser) durch einen Ohmschen Widerstand auf die Anzeige- bzw. Registriervorrichtung wirken können.

Mit Hilfe der als Quotientenmesser z. B. nach Fig. 2 oder 3 ausgebildeten Einrichtung ist es möglich, jedem von mehreren Elektrizitätswerken, die in ein gemeinsames Netz arbeiten und räumlich weit auseinanderliegen, einen bestimmten Prozentsatz der von allen Werken jeweils abgegebenen Leistung zuzuweisen und bei Abweichung von diesem jeweils einstellbaren Wert mit Hilfe von Maximum- bzw. Minimumkontakten ein Signal zu geben oder in eine Regelung einzugreifen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι. Einrichtung zur Einstellung eines beweglichen Gliedes, z. B. eines Anzeige-5 oder Schreiborgans in Abhängigkeit von der Häufigkeit von Impulsfolgen, wobei als Empfangseinrichtung ein an sich bekanntes Nullgalvanometer mit von diesem selbsttätig gesteuerter Einrichtung zur

   ίο Kompensation seines Einstellmomentes verwendet wird und das in Abhängigkeit von den Impulshäufigkeiten einzustellende Glied mit der Kompensationseinrichtung unmittelbar mechanisch gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß von den Impulsfolgen auf- oder umzuladende Kondensatoren in den Zweigen einer an sich bekannten ein Produkt oder einen Quotienten messenden Wheatstoneschen Brücke angeordnet sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung der bei sehr großen und kleinen Impulshäufigkeiten auftretenden Abweichungen von dem gesetzmäßigen Zusammenhang (Impulszahl/Sek-X Gleichstromwiderstand eines Kondensators bei dieser Impulshäufigkeit = Konstant) parallel zum Kondensatorbrückenzweig oder vor den umschaltbaren Kondensator ein Widerstand von entsprechender Größe geschaltet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei großen Impulszahlen/Sek. zwei hintereinandergeschaltete Kondensatoren mit Entladungswiderständen in den entsprechenden Brükkenzweigen angeordnet sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um- bzw. abschaltbaren Kondensatoren teilweise durch veränderbare Ohmsche Widerstände ersetzt sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anzeige ^; bzw. Registrierung eines Quotienten einer Impulshäufigkeit oder eines 0hmschen Widerstandes, der um- bzw. abschaltbare Kondensator und der veränderliche Ohmsche Widerstand in zwei gegenüberliegenden Brückenzweigen liegen.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anzeige bzw. Registrierung eines Produktes einer Impulshäufigkeit und eines Ohmschen Widerstandes der um-bzw. abschaltbare Kondensator und der veränderliche Ohmsche Widerstand in zwei nebeneinanderliegenden Brückenzweigen liegen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen