DE707150C - Verfahren zum gleichzeitigen elektrischen UEbertragen zweier Messgraessen - Google Patents

Description

• Verfahren zum gleichzeitigen elektrischen Übertragen zweier Meßgrößen Wenn zwei unabhängig voneinander veränderliche Größen ' gemessen, aufgezeichnet oder in irgendeiner Weise, z. B. zum Steuern eines Regelgerätes, benutzt werden sollen, so sind im allgemeinen zwei gesonderte, zu den betreffenden Meß-, Schreib- oder Regelgeräten führende Leitungsstrecken erforderlich. Es ist aber häufig erwünscht, die betreffenden Größen gleichzeitig über eine gemeinsame Leitung zu übertragen, insbesondere bei größeren Entfernungen. Jedoch auch dann, wenn es sich nicht um eine Fernübertragung handelt, kann die Möglichkeit der Benutzung einer gemeinsamen Leitungsstrecke von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung sein, insbesondere dann, wenn eine Verstärkung der zu übertragenden Meßgrößen erforderlich ist.
• Es sind bereits verschiedene Einrichtungen bekanntgeworden, die eine gleichzeitige übertragung mehrerer Meßgrößen über eine gemeinsame Leitungsstrecke ermöglichen. Die Wirkung dieser Einrichtungen beruht in der Regel darauf, daß die betreffenden Meßgrößen mit Hilfe elektrischer Ströme verschiedener Art, insbesondere verschiedener Frequenz, übertragen und durch geeignete Siebmittel nach Durchfließen der gemeinsamen Leitungsstrecke wieder getrennt und den betreffenden Meßgeräten zugeführt werden.
• Die vorliegende Erfindung bietet nun die Möglichkeit, zwei unabhängig voneinander veränderliche Größen über eine gemeinsame Leitungsstrecke, insbesondere über einen gemeinsamen Verstärker, mit Hilfe eines einzigen elektrischen Stromes gleichzeitig zu übertragen. Zu diesem Zweck werden gemäß der Erfindung an zwei von je einer der beiden Meßgrößen gesteuerten, von einer gemeinsamen W echselstromquelle gespeisten Widerstandsanordnungen oder Gebern motorähnlicher Bauart zwei Wechselspannungen abgegriffen, die in der Größe je einer der beiden Meßgrößen entsprechen, und diese Wechselspannungen in an sich bekannter Weise durch phasenverschiebende Mittel um 9o° in der Phase gegeneinander verschoben. Sodann wird eine resultierende Wechselspannung aus den beiden um 9o° gegeneinander verschobenen Spannungen gebildet und diese einer von der gleichen Wechselstromquelle gespeisten komplexen Wechselstrommeßeinrichtung zugeführt, die die beiden Komponenten der resultierenden Spannung getrennt voneinander abbildet.
• Eine Meßeinrichtung, die imstande ist, die reelle und die imaginäre Komponente einer Wechselspannung getrennt voneinander abzubilden, ist z. B. ein an sich bekannter komplexer Kompensator. Solche Kompensatoren sind aber bisher nur dazu benutzt worden, eine komplexe Wechselstrommeßgröße in ihre beiden Komponenten zu zerlegen und diese getrennt voneinander abzubilden. Ein kom-

  plexer Kompensator bietet außerdem den

  Vorzug, daß er eine sehr genaue Messung

  gestattet und bei der Ausbildung mit selbst-

  tätiger Kompensierung, insbesondere unter:

  , % `erwendung eines Verstärkers, auch hei selig

  großer Melleinpfindlichkeit die getrennte Auf-

  zeichnung der beiden Meßgrößen durch

  Tintenschreiber oder die Einwirkung der be-

  treitenden Größen auf Regeleinrichtungen

  o. dgl. gestattet. die ein erhebliches Dreh-

  moment erfordern. Die Erfindung ermög-

  licht also die gleichzeitige Fortleitung und

  Verstärkung zweier beliebiger Mel;größen in

  einem gemeinsamen Verstärker, ohne daß die

  an den 1'erstärlcer angeschlossenen Meßgeräte

  sich gegenseitig beeinflussen.

  In der Zeichnung sind einige <Iusführungs-

  beispiele der Erfindung in Schaltbildern dar-

  gestellt.

  Fig. I zeigt eine Brückenschaltung, bei der

  zur Erzeugung der beiden tun go'- in der

  Phase gegeneinander verschobenen Spannun-

  gen in einem hrückenzweig ein Ohnischer

  und ein kapazitiver Widerstand angeordnet

  sind, die von je einer llel.igrölie beeinflußt

  erden.

  Fig. 2 stellt eilie Brückenschaltuüg zum

  liessen zweier beliebiger Temperaturen finit

  Hilfe von Widerstandstbermoinetern dar.

  Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung

  handelt es sich um die Übertragung zweier

  Winkelstellungen mit Hilfe von einstellbaren

  Gegeninduktivitäten, die über einen Ver-

  stärker auf einen selbsttätigen komplexen

  Koinpensator ein«-irken.

  Fig.4 zeigt eine Anordnung zum gleich-

  zeitigen Aufzeichnen der Frequenz und der

  Spannung eines Wecliselstronies finit Hilfe

  von zwei Brückenschaltungen, dervti Diagonal-

  Spannungen über einen Verstärker auf einen

  die Auf7eichnungst-orrichturigen steuernden

  selbsttätigen komplexen Kompensator wirken.

  In Fig. i sind an zwei N,_tzleitungen i

  die Primärwicklungen von zwei Transforma-

  toren 2 und 3 angeschlossen. Die Sekundär-

  wicklung des Transformators 2 ist über einen

  Ohnischen Widerstand .1 und die Sekundär-

  wicklung des Transformators 3 über einen

  Kondensator 5 an je einen Schleifdraht 6

  bzw. 7 angeschlossen. Die Mitten der Schleif-

  drähte sind über ein elektrisches lleßgerät,

  z. B. ein Vibrationsgalvanoineter 8, mitein-

  ander verbunden. Die auf den Schleifdrähten

  verschiebbaren Kontakte 6' und 7' sind an

  zwei Diagonalpunkte einer Brückenschaltung

  angeschlossen, die aus drei beliebigen Wider-

  ständen cl, io, i i und einem aus einem regel-

  baren Öhnischen Widerstand 12 und einem

  parallel dazu geschalteten regelbaren Konden-

  sator 13 bestehenden vierten Brückenzweig

  aufgebaut ist. Die Brückenschaltung ist im

  übrigen in der gleichen Weise, z. B. mittels eines Transformators 14, an die Wechselstromleitungen i angeschlossen.
• Wenn nun die eine der beiden zu über-:ttagenden iNIeßgrößen A auf den regelbaren Widerstand 12 und die andere I-Ießgröße B auf den regclbaren Kondensator 13 einwirken, so erzeugt man dadurch je eine von der betreffenden Meßgröße abhängige Spannung, wobei infolge der Ohmschen bzw. kapazitiven Natur der Widerstände 12 bzw. 13 die betreffenden Spannungen in der Phase um 9o° gegeneinander verschoben sind. In der Meßdiagonale entsteht somit eine resultierende Spannung, deren Ohmsche Komponente der llcl@gröle tl und de: en imagiiläre Komponente der Meßgröße B entspricht. Da die die Schleifdrähte 6 bzw. 7 durchfließenden Ströme infolge der Einschaltung eines Ohmschen Widerstandes 4 1>7w. eines Kondensators um 9o° in der Phase gegeneinander verschoben sind, kann man in an sich bekannter Weise mit Hilfe des Vibrationsgalvanometers 8 als Nullinstrument die Kontakte 6', 7' so verschieben, daß die den mit a bzw. b bezeichneten Schleifdrahtlängen zugehörigen Widerstandsbeträge und damit auch die Strecken a bzw. b selbst der Ohmschen bzw. induktiven Komponente, also auch den Meßgrößen A bzw. B entsprechen.
• Auch bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung sind über Transformatoren 2 und 3 zwei Stromkreise an die Wechselstromleitungen i angeschlossen, die Schleifdrähte 15 bzw. 16 enthalten, wobei die Ströme durch Einschalten eines Ohmschen Widerstandes 4 bzw. eines Kondensators 5 um 9o° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Da es sich bei Widerstandsthermometern um durch die Meßgrößen beeinflußte Ohmsche Widerstände handelt, ist es nicht nötig, die Meßdrähte in der Mitte anzuzapfen. Vielmehr sind ihre Endpunkte an eine Brückenschaltung angeschlossen, die wiederum von der Wechselspannung zwischen den Leitungen i gespeist wird. Die Brückenschaltung enthält zwei Ohmsche Widerstände 17,18 und in den beiden anderen Brückenzweigen je ein Widerstandsthermometer 19 bzw. 2o, wobei dein Widerstand 19 ein Kondensator 21 und dem Widerstand 20 ein Ohinscher Widerstand 22 vorgeschaltet ist. Das vorzugsweise als Vibrationsgalvanonieter gebaute Meßgerät 8 ist an die beiden Schleifkontakte 15' und 16' angeschlossen. Ini übrigen wird die Brücke in der üblichen Weise aus den Wechselstromleitungen i gespeist.
• Durch die Vorschaltung des Kondensators 21 bzw. des Ohmschen Widerstandes 22 werden in den betreffenden Brückenzweigen Spannungen erzeugt, die in der Phase um 9o° gegeneinander verschoben sind, so daß die Diagonalspannung die Resultierende aus diesen Spannungen bildet. Durch Verschieben der Kontakte 15', 16' können unter Benutzung des Vibrationsgalvanometers 8 als Nullinstrument in ähnlicher Weise wie bei der in Fig. i dargestellten Anordnung die beiden Komponenten der resultierenden Spannung bzw. die zu messenden Temperaturen durch die an den Schleifdrähten 15 bzw. 16 abgegriffenen Strecken a bzw. b abgebildet werden.
• In Fig. 3 sind 23 und 24 zwei Geräte, die auf bestimmte zu übertragende Winkel a1 bzw. a. eingestellt werden können. Die Geräte 23 und 24 können z. B. durch Kupplung mit geeigneten Meßgeräten von zwei beliebigen Meßgrößen A bzw. B gesteuert werden. Diese sind mit je einer Drehspule 25 bzw. 26 gekuppelt, die sich im Felde je eines Eisenkörpers 27 bzw. 28 drehen. Zur Erzeugung des Feldes für die Drehspule 25 dient eine Erregerwicklung 29, die über einen Ohmschen Widerstand 30 und einen Kondensator 31 an die Wechselstromleitungen i angeschlossen ist. Zur Erzeugung des Feldes für die Drehspule 26 dient eine Erregerwicklung 32, die nur über einen Ohmschen Widerstand 33 an die Leitungen i angeschlossen ist. Die Widerstände sind nun so bemessen, daß die Erregerströme und damit auch die Felder in den Eisenkörpern 27 und 28 um go° in der Phase gegeneinander verschoben sind.
• Die beiden Drehspulen 25 und 26 sind über den Primärkreis eines Verstärkers 4o in Reihe geschaltet und andererseits an auf Schleifdrähten 34 bzw. 35 gleitende Kontaktarme 34 bzw. 35' angeschlossen. Der Schleifdraht 34 ist über einen-Kondensator 36 und der Schleifdraht 35 über einen Ohmschen Widerstand 37 mittels Transformatoren 38 bzw. 39 an die Wechselstromleitungen i angeschlossen. Die Mitten der beiden Schleifdrähte sind untereinander leitend verbunden. Die Ausgangsklemmen des Verstärkers 40 führen zu den Eingangsklemmen eines Gerätes 41, das zur selbsttätigen Einstellung -der Kontaktarme 34' und 35' dient. Zu diesem Zweck kann es in an sich bekannter Weise z. B. zwei fremd erregte, gleichzeitig als phasenabhängige Nullindikatoren und als Umkehrmotore dienende Induktionszählermeßwerke enthalten, die über Wellen 34" bzw. 35" je einen der Kontaktarme 34' und 35' .antreiben.
• Die in der Drehspule 25 entstehende Wechselspannung ist von dem Winkel a1 und somit von der Meß-größe A abhängig. Ebenso ist die in der Drehspule 26 erzeugte Spannung von denn Winkel a2, also von der Meßgröße B abhängig. Da die Felder um go° in der Phase gegeneinander verschoben sind, so gilt dies auch für die in den Drehspulen erzeugten Spannungen. Die aus diesen beiden Komponenten durch die Reihenschaltung der Drehspulen gebildete resultierende Spannung wird nun über den Verstärker 4o einem an sich bekannten selbsttätigen komplexen Kompensator zugeführt, der im wesentlichen aus den mit 34, 34!, 34", 35, 35', 36, 37 und 41 bezeichneten Teilen besteht. Dieser arbeitet so, daß die in dem Gerät 41 angeordneten, z. B. durch einen Phasenschieber um go° in der Phase gegeneinander verschoben erregten Induktionszählermeßwerke, deren Stromwicklungen in Reihe von der resultierenden Spannung durchflossen werden, auf je eine der beiden Komponenten ansprechen und somit die Kontaktarme 34' bz-%v. 35' selbsttätig so einstellen, daß die entsprechenden Schleifdrahtlängen a bzw. b den beiden Komponenten und somit den beiden Winkeln bzw. den betreffenden Meßgrößen A bzw. B entsprechen.
• Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung zum gleichzeitigen Aufzeichnen der Frequenz und der Spannung eines Wechselstromes ist an die Leitungen i, zwischen denen die zu messende Wechselspannung herrscht, die Primärwicklung 42 eines Transformators mit zwei Sekundärwicklungen 43 und 44 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 43 speist eine an sich bekannte, zum Messen der Frequenz dienende Brückenschaltung, bei der an die Klemmen der Sekundärwicklung einerseits zwei Ohmsche Widerstände 45, 46 angeschlossen sind, während die anderen beiden Brückenzweige je einen Ohmschen Widerstand 47 bzw. 48 mit einem parallel geschalteten Kondensator 49 bzw. einen in Reihe geschalteten Kondensator 5o enthalten. Die Sekundärwicklung 44 speist eine -zweite Brückenschaltung mit Ohmschen Widerständen 51, 52, 53, 54 von denen mindestens einer, 54, spannungsabhängig ist.
• DieDiagonalspannungender beidenBrückenschaltungen sind in der aus der Zeichnung erkennbaren Weise über Schleifdrähte 55, 56, eine die Mitten der Schleifdrähte verbindende Leitung und den Eingangskreis eines Verstärkers 4o in Reihe geschaltet. Über einen gemeinsamen Transformator 57 sind die Schleifdrähte 55 und 56 unter Vorschaltung eines Kondensators 58 bzw. eines Ohmschen Widerstandes 59 an die Wechselstromleitungen i angeschlossen.
• Mit den Ausgangsklemmen des Verstärkers 4o ist ebenso wie bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ein Gerät 41 verbunden, das in der gleichen Weise gebaut sein kann und mittels Wellen 55" bzw. 56" die Schleifkontaktarme 55' bzw. 56' so verstellt, daß der Ausschlag der mit dem Kontaktarm 55' verbundenen. Schreibvorrichtung 6o ein Maß für die Frequenz und der Ausschlag der mit dem Kontaktarm 56' verbundenen Schreibvorrichtung 61 ein Maß für die Spannung des in den Leitungen i fließenden Wechselstromes bildet.

Claims (1)

1. PATE-rAN SPitücHt:: i. Verfahren zum elektrischen Übertragen zweier Meßgrößen, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei von je einer der beiden Meßgrößen gesteuerten, von einer gemeinsamen Wechselstromquelle gespeisten Widerstandsanordnungen oder Gebern motorähnlicher Bauart zwei Wechselspannungen abgegriffen werden, die in der Größe je einer der beiden Meßgrößen entsprechen, daß diese Wechselspannungen in an sich bekannter Weise durch phasenverschiebende Mittel um 9o0 in der Phase gegeneinander verschoben und zu einer resultierenden Wechselspannung zusammengesetzt werden und daß diese resultierende Spannung einer an sich bekannten, von der gleichen Wechselstromquelle gespeisten komplexen; Wechsel-i strommeßeinrichtung zugeführt wird, die die beiden Komponenten der resultierenden Spannung getrennt voneinander abbildet. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende Spannung über einen Verstärker einem selbsttätigen komplexen Kompensator zugeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende Spannung der Diagonale einer Brückenschaltung entnommen wird, die in mindestens einem Brückenzweige einen von der einen Meßgröße abhängigen Ohmschen und einen parallel dazu geschalteten von der anderen Meßgröße abhängigen kapazitiven oder induktiven Widerstand enthält. ... Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende Spannung der Diagonale einer Brückenschaltung entnommen wird, die in einem Brückenzweige einen von der einen Meßgröl3e abhängigen Ohmschen Widerstand und in einem anderen Brückenzweige einen von der anderen Meßgröße abhängigen Widerstand in Reihe mit einem kapazitiven oder induktiven Widerstand enthält. 5. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstandsanordnungen zwei getrennte, zum Messen je einer Größe geeignete Brückenschaltungen verwendet werden.