DE641719C - Verfahren und Vorrichtung zur Umformung der Schwingungen eines elektrisch erregten, polarisierten, mechanischen Schwingungssystems in elektrische Groessen - Google Patents

Description

Es ist eine bekannte Erscheinung, daß sich, beispielsweise in Überlagenrngsfernsteueranlagen, die mit verschiedenen Tonfrequenzen arbeiten, mit -mechanischen Sdrwingungssystemen bedeutend höhere Riesonanzscihärfeii erzielen lassen als mit elektrischen Schwingungskreisen. Es sind deshalb für den Empfang derartiger Steuerströme Resonanzrelais mit elektromagnetisch erregten, mechanischen Schwitigungssystemen vorgeschlagen worden. Bei diesen Relais ist der als Schwingungskreis ausgebildete Erregerkreis meistens . auf die gleiche Frequenz abgestimmt wie das mechanische Schwingungssystem, das ausschließlich die Schaltorgane betätigt. Mitunter ist es aber erforderlich, statt der mechanischen Betätigung eine elektrische oder elektromagnetische anzuwenden, namentlich dann, wenn es sich um eine Messung der überlagerten Ströme bei

ao kräftiger Filterwirkung gegen Ströme anderer Frequenz handelt.

Man hat nun zu diesem Zweck vorgeschlagen, die mechanischen Schwingungen dadurch in eine elektrische Größe umzuformen, daß

25. man durch das polarisierte, mechanische Schwingungssystem 'eine das Meßgerät speisende Wicklung induziert. Die konstruktive Durchbildung derartiger Apparate macht aber mitunter Schwierigkeiten, da namentlich bei kleinen Abmessungen des mechanischen Schwingungssystems die Unterbringung der induzierten Wicklung neben der Erregerwicklung nicht in der Weise möglich ist, daß eine unmittelbare Beeinflussung der induzierten Wicklung durch den Wechselfluß der Erregerwicklung verhütet wird.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, derartige Schwierigkeiten zu vermeiden.

Erfindungsgemäß werden die Schwingungen eines elektrisch erregten, polarisierten, mechanischen Schwingungssystems dadurch in elektrische Größen umgeformt, daß man zwei in einem gemeinsamen Stromkreis parallel liegende, Induktivität und Kapazität enthaltende Stromzweige, von denen jeder etwa auf die Eigenfrequenz des mechanischen Schwingungssystems abgestimmt ist und von denen wenigstens einer die Erregerwicklung eines mechanischen Schwingungssystems enthält, einander entgegenwirken läßt, also beispielsweise an ein Differentialgerät (Differentialgalvanometer, -relais, -wandler ο. dgl.) derart anschließt, daß die Ströme oder die von ihnen hervorgerufenen Wirkungen (Induktionsströme, Spannungsabfälle o. dgl.) einander entgegenwirken.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

In Fig. ι sind r, 2 die beiden Leiter eines Starksrromnetzes oder eines anderen Netzes,

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Otto Ortner in Nürnberg.

das mit Tonfrequenzströmen überlagert wird. Zwischen die beiden Leiter sind die beiden Stromzweige 3, 4 eingeschaltet, der Stromzweig 3 enthält die Kapazität 30 und die Induktivität 3I₃ der Stromzweig 4 eine gleich große Kapazität 40 und eine gleich große Induktivität 41, die die Erregerwicklung des mechanischen Schwingungssystems, der Zunge 42, bildet. Die beiden Stromzweige und das mechanische Schwingungssystem seien auf die gleiche Tonfrequenz, also beispielsweise auf 317 Hertz, abgestimmt und derart abgeglichen, daß bei Wegnahme des mechanischen Schwingungssystems 42 beide Stromzweige stets den gleichen Strom führen würden. Die Zunge 42 wird durch den Dauermagneten 412 polarisiert.

Die beiden Zweige sind an die einander entgegenwirkenden Wicklungen 33, 43 eines so Differentialgalvanometers 5 angeschlossen.

In Fig. 2 ist in Abhängigkeit von der Frequenz der Effektivwert des Stromes J₃ für den Zweig 3 aufgetragen; es ergibt sich also die bekannte Resonanzkurve.

In Fig. 3 ist ebenso der Strom /4 des Zweiges 4 aufgetragen. Es würde sich bei Wegfall des mechanischen Schwingungssystems 42 genau die gleiche Resonanzkurve wie in Fig. 2 ergeben. Da aber die schwingende polarisierte Zunge42, deren Amplitude« in Abhängigkeit von der Frequenz ν gestrichelt angedeutet ist, eine Gegen-EMK in der Erregerwicklung 41 induziert, ergibt sich für die Kurve bei 6 eine scharf ausgeprägte Einsattelung. Der Vergleich der Fig. 2 und 3 zeigt, daß sich die Ströme/₃ und /₄ für alle Frequenzen mit Ausnahme des Resonanzbereichs der Zunge 42 in ihrer Wirkung auf das Differentialgerät 5 gegenseitig aufheben müssen. Die Differenzwirkung D ist in Fig. 4 in Abhängigkeit von der Frequenz ν aufgetragen. Es ergibt sich also für das Differentialgerät 5 ein Ausschlag, der der Kurve nach Fig. 4 entspricht. Statt des Galvanometers 5 kann auch ein Relais oder ein Differentialstromwandler, der irgendein Schütz 0. dgl. speist, eingeschaltet werden. Stets wird man eine getreue Abbildung der Resonanzkurve der Zunge 42 in elektrischen oder magnetischen Größen erhalten, also elektrisch mittelbar eine wesentlich schärfere Resonanz erzielen, als an sich durch einen Schwingungskreis möglich ist.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der beide Zweige 3, 4 Erregerwicklungen 31, 41 für mechanische Schwingungssysteme 32, 42 enthalten. Das System 32 sei auf die Frequenz Hertz, das System 42 auf die Frequenz Hertz abgestimmt. Die Stromkurven (Fig. 6 und 7) für die Ströme/₃ und Z₄ ergeben deshalb Resonanzkurven, die an verschiedenen Stellen 63, 64 Einsattelungen haben. An die Stromzweige 3,4 sind über Gleichrichter an Ordnungen 34, 44 in entgegengesetzter Richtung die beiden Wicklungen 35, 45 eines polarisierten Relais 7 angeschlossen. Beide Wicklungen wirken gemeinsam auf den polarisierten Anker 70 ein, der über ein Kippfedergetriebe den Schaltarm 71 für den Schalter 72 steuert. Je nachdem der Gleichstrom in der Wicklung 45 größer oder kleiner ist als der in entgegengesetzter Richtung magnetisieren.de Gleichstrom der Wicklung 35, wird der polarisierte Anker 70 angezogen oder abgestoßen und der Schalter 72 geöffnet oder geschlossen. Da die Gleichrichteranordnung 34 im positiven Sinne, die Gleichrichteranordnung 44 im negativen Sinne magnetisierende Gleichströme ergibt, erhält man gemäß Fig. 8, wenn man nacheinander Ströme verschiedener Frequenz durch die Zweige 3 und 4 schickt, Magnetisierungen M mit wechselndem Vorzeichen. Man kann also beispielsweise durch Überlagerung des Starkstromnetzes 1,2 mit 310 Hertz eine Öffnung, durch Überlagerung des Netzes mit 324 Hertz eine Schließung des Schalters 72 bewirken und dadurch auf einfache Weise Fernsteuerungen ausführen. An den Schalter 72 können Warmwasserspeicher, Tarifapparate, Schütze für Beleuchtungsanlagen o. dgl., die fernbetätigt werden sollen, angeschlossen sein. Die Wicklungen 3 s und 45 können gegebenenfalls in eine einzige Wicklung zusammengefaßt werden. Wird statt des Relais 7 ein polarisiertes Gleichstrommeßgerät angeschlossen, so ergeben bei der Messung Steuerströme von der Frequenz 310 einen positiven, Steuerströme von der- Frequenz 324 einen negativen Ausschlag. Aus der Richtung des Ausschlags kann man also sofort die Frequenz des Stromes erkennen.

Derartige Apparate eignen sich hervorragend zur Messung von Oberwellen und überlagerten Strömen in Netzen bzw. zur getrennten Messung von Strömen bestimmter Frequenz in Stromgemischen verschiedener Frequenzen. Sie können jedoch statt dessen auch allgemein als Indikatoren für Ströme bestimmter Frequenzen oder als Empfangsrelais für Fernsteueranlagen o. dgl. verwendet werden.

Bei den Schaltungen nach den Fig. 1 und 5 sind die Stromzweige zwischen die Netzleiter eingeschaltet, und falls derartige Vorrichtungen zur Messung benutzt werden, messen sie die zwischen diesen Leitern herrschende Spannung der angegebenen Frequenz. Die Vorrichtung ist also im Nebenschluß geschaltet.

Man kann aber auch mit Hauptschlußschaltung arbeiten, wie die Fig. 9 zeigt, wenn man beispielsweise den durch den Netzleiter 2

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fließenden Strom bestimmter Frequenz überwachen oder Relais oder Schalteinrichtungen statt durch die Spannung durch den Strom fernsteuern will. In Fig. 9 sind die beiden Stromzweige 3, 4 über 'einen Stromwandler 8 an den Netzleiter 2 angekoppelt. Die Stromzweige können aber auch an einen im Leitungszug liegenden Widerstand angeschlossen sein. Die Wirkungsweise ist im wesentlichen

ίο die gleiche wie bei den in Fig. 1 und 5 dargestellten Vorrichtungen.

Die Kapazität und Induktivität der einzelnen. Zweige kann statt in Reihe auch parallel geschaltet sein; unter Umständen können in die beiden Stromzweige auch Sperrkreise für die Starkstromfrequenz eingeschaltet werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Umformung der Schwingungen eines .elektrisch erregten, polarisierten, mechanischen Schwingungssystems in 'elektrische Größen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Größen durch. Differenzwirkung mindestens zweier in einem gemeinsamen Stromkreis parallel liegender, Induktivität und Kapazität enthaltender Stromzweige erzeugt werden, von denen jeder etwa auf die Eigenfrequenz des mechanischen Schwingungssystems abgestimmt ist und von ■denen wenigstens einer die Erregerwicklung für das mechanische Schwingungs· system enthält.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch. 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die beiden parallelen Stromzweige an ein Diöerentialgerät (Differentialgalvanometer, Difrerentialstromwandler o. dgl.) derart angeschlossen sind, ■daß die Ströme der beiden Zweige oder die von den Strömen hervorgerufenen Wirkungen (Induktionsströme, Spannungsabfälle o. dgl.) einander 'entgegenwirken.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Stromzweige die Erregerwicklung für ein mechanisches Schwingungssystem enthält und daß die beiden Schwingungssysteme verschiedene - Eigenfrequenzen aufweisen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stromzweige über in entgegengesetzter Richtung durchlässige Gleichrichteranordnungen an ein polarisiertes Relais oder Meßgerät angeschlossen sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stromzweige in Differenzschaltung auf ein Meßgerät oder ein Schaltrelais einwirken, 3as zur Steuerung von irgendwelchen Apparaten, z. B. Tarif zählern o. dgl., dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen